东莞铁路枢纽是珠三角地区重要的铁路交通枢纽之一，连接广州、深圳等地的重要节点城市。境内主要的车站有东莞东站（站台规模3台8线）、常平站（站台规模3台14线）、东莞南站（站台规模4台8线）、虎门站（站台规模2台6线）、东莞站（站台规模3台8线）、东莞西站（站台规模4台8线）、东莞滨海湾站（规划中）等车站。

已建成通车的铁路：京九铁路（起止站北京西站-九龙站，境内共设7座车站，即东莞东站、樟木头站等）、广九铁路（起止站广州站-红磡站，境内共设6座车站，即东莞站、常平站和石龙站等）、广深铁路（起止站广州站-深圳站，境内设东莞、常平和樟木头等3站）、广梅汕铁路（设计速度120 km/h，境内设东莞东站）、赣深高铁（设计速度350 km/h，境内设东莞南站）、广深港高速铁路（广东段设计速度350 km/h，境内设虎门站等）、广汕高铁（设计速度350 km/h，境内设罗浮山站、博罗站、惠州南站和惠东站等）等。

在建的铁路项目：深江铁路（连接深圳至江门铁路，境内设滨海湾站，位于虎门镇沙角。新进展：2024年12月14日，10标段鸡鸦水道特大桥158号主塔上横梁浇筑完成。）和莞惠城际北延线（起始站小金口站-惠州北站，预计2024年12月中旬北延线完成铺轨）等。

规划中的铁路项目：

广深第二高铁：连接深圳、东莞和广东的高铁，串联白云机场与深圳机场，项目积极推进中。其中，东莞站将设东莞中心站，车站位于南城街道蛤地片区。

佛穗莞城际铁路：连接广州、佛山和东莞的铁路，线路长约113公里，按160km/h的速度建设。目前，东莞段具体线路和站点位置，处于方案研究阶段。