山西铁路发展较早，最早于年就已经进入铁路时代，现石太铁路已有百年历史。经过百余年的发展，现山西境内有同蒲、石太、太焦、太中（银）铁路、京包等骨干普速线路、大秦、朔黄、瓦日、浩吉等货运专线，石太客运专线、大西客运专线、太焦客运专线等高速铁路，以及规划和正在建设中的集大原、雄忻、京太延、韩长聊等客运专线。铁路总里程约公里（其中高铁公里）。
建国前发展一、石太铁路
石太铁路原名正太铁路，是连接石家庄到太原的铁路干线，东经石家庄接京广铁路，西经太原接同蒲铁路，全长km，是山西通往京、津、沪和江南各地的主要通道，它是山西省第一条铁路，目前已有百年历史。
石太铁路穿越太行山脉，所经之处，地势起伏较大，河谷狭窄，山势陡峻，全线曲线多，坡度大，桥隧相连，地势极为复杂。
石太铁路由中国和法国合作建设，于年开工建设至年竣工。年~年，它进行过五次线路改造，由窄轨铁路到宽轨铁路再到电气化复线，从蒸汽机车到内燃机车再到电力机车牵引，石太铁路运力逐步提高，每年可对外运输万吨煤炭。
二、京包铁路
京包铁路，从北京经河北张家口，山西省大同，内蒙古乌兰察布、呼和浩特，终到包头，是通向中国西北地区的铁路干线。。
—年中国铁路之父詹天佑主持修建中国自主设计并建造的第一条铁路—京张铁路。京张铁路通车后开始逐渐向西展筑，年11月，张家口至阳高段完工。然长56.6公里的阳高至大同段线路因辛亥革命爆发而停工，年12月正式复工，年01月正式通车。年03月，全长44.8km的大同至丰镇段开工，年09月通车。
三、同蒲铁路
同蒲铁路北起大同经太原南至运城，继而在风陵渡过黄河，在华山站接入陇海铁路。全长公里，以太原为界，分为北同蒲铁路和南同蒲铁路。同蒲铁路是贯穿山西省中部的南北铁路干线，也是沟通晋、陕两省的交通大动脉，经过8市31县市区，共有车站处，为国家I级铁路干线。
南同蒲段公里，于年5月开工，年12月竣工。北同蒲段公里，于年11月开工，年竣工。后由于抗日战争和解放战争，铁路遭到大规模破坏，陷于瘫痪。年8月，同蒲铁路全线恢复通车。后经过多次修复和改造，成为晋煤外运的主要干线之一，也曾是山西客运的主要通道，也是山西经济发展的命脉。
建国后发展一、太焦铁路
太焦铁路的建设几经周折，最早可以追溯到晚清末年的道泽铁路。
年，英国福公司为了煤矿运输便利，同意承建道泽铁路，后因福公司资金短缺，山西保路运动，辛亥革命等，道泽铁路修建停止。
年，山西督军兼省长阎锡山拟修筑祁县白圭镇至晋城的公路白晋铁路，全长公里，年日本侵华战争爆发，白晋铁路夭折。
为运输晋东南煤炭，发展工业，年9月，太焦铁路全线开始修建，年已建成长治五阳、晋城至焦作月山间公里线路，并已开通运营。
年，全长公里的晋中修文至长治五阳间的北段开始修建。
年初，太焦铁路全线建成，并于当年4月1日正式开通客运业务。
年，太焦铁路南段（南太焦）开始扩能改造（复线电气化），南太焦扩能改造于年完成。
二、大秦铁路
大秦铁路（Datong-QinhuangdaoRailway），简称大秦线，是中国华北地区一条连接山西省大同市与河北省秦皇岛市的国铁I级货运专线铁路，也是中国境内首条双线电气化重载铁路、首条煤运通道干线铁路。
大秦铁路于年进行勘察设计；于年动工建设；于年全线竣工运营。
截至年12月28日，大秦铁路累计运送煤炭60亿吨。
大秦铁路的建设运营，使中国铁路形成一整套具有自主知识产权的重载运输技术体系，让中国成为世界上少数几个掌握3万吨重载技术的国家之一。
30年来，大秦铁路连续保持并不断刷新着列车开行密度最高、运行速度最快、运输效率最优以及单条铁路运量最大等多项重载铁路纪录，为中国“西煤东运”的战略动脉，如一条从西向东的煤河以每秒6.3吨流速绵延不断地将“三西”煤炭输送到渤海之滨。为中国经济持续发展提供着源源不断动能的大秦铁路，成为改革开放40年来中国铁路标志性成就。
三、太中银铁路
太中银铁路是国家“十一五”铁路建设重点项目，设计时速km/h，预留提速km/h条件。线路全长公里，其中太（原）中（卫）正线公里，定（边）银（川）支线公里。沿线设计车站65个。东起太原，跨越山西省中西部、陕西省北部、宁夏回族自治区中北部地区，横穿23个县市区，三跨黄河。
太中银铁路于6年5月，正式开工建设，年1月，正式通车。该铁路的建设，填补了包兰线、陇海线、宝中线、包西线等铁路范围内的路网空白，打通了华北至西北的新通道，结束了对陇海铁路干线过度依赖的状态，对西部能源外运意义重大。
四、其他铁路
除此之外，山西还修建了京原、侯西、侯月、阳涉、邯长、朔黄、准朔、准池、瓦日、太兴、浩吉等铁路及其他支线铁路。
五、高速铁路
1、石太高速铁路
石太高速铁路，又名石太客运专线、石太高铁，是一条连接河北省石家庄市与山西省太原市的高速铁路，是《中长期铁路网规划》（年版）中“八纵八横”高速铁路主通道之一“青银通道”的重要组成部分，是一条沟通了华东和华北的交通动脉。
石太高速铁路于5年6月11日开工建设，于9年4月1日正式开通运营。
石太高速铁路由石家庄站至太原南站，正线全长.93千米，设8座车站，设计速度千米/小时。
2、大西高铁
大西高速铁路（Datong-XianHigh-speedRailway），简称大西高铁，是一条连接大同市与西安市的高速铁路，是中国《中长期铁路网规划》（年版）京昆高铁的重要组成部分，也是中国西部铁路建设重点工程。
大西高速铁路于9年12月3日正式开工；年7月1日，太原南至西安北段正式通车；年9月28日，大西高速铁路原平西至太原南段正式开通运营。
大西高速铁路由大同南站站至西安北站，全长千米，设27个车站，设计的最高速度为千米/小时。截至年，大西高速铁路的运行速度为千米/小时（其中韩原段千米/小时）
因大西高铁批复时，大同至原平先期利用韩原铁路，致使大西客专大原段暂被搁置，后几经周折，大原高铁与集大高铁合并为集大原项目，现已开工建设。
三、大张客专
大张客专即大同至张家口铁路客运专线，起自怀仁县，止于河北省怀安县，正线全长.52公里，东接京张城际铁路，西联大西客运专线，是京包铁路、京西铁路的重要组成部分，是贯通京、津、冀、晋、陕的客运咽喉工程，也是晋北地区对外交流的“生命线”。铁路等级为高速铁路，设计行车速度每小时公里。
四、太焦客专
太焦高速铁路（Taiyuan-JiaozuoHigh-speedRailway），简称太焦客专、太焦高铁、太焦城际铁路，正线全长.千米，共设13座车站，设计速度千米/小时是连接河南省焦作市与山西省太原市的一条高速铁路，串联焦作、晋城、长治、晋中等地，是《中长期铁路网规划》（年版）中“八纵八横”高速铁路主通道之一“呼南通道”的重要组成部分。
年6月16日，太焦高速铁路动工建设；年12月12日，太焦高速铁路开通运营。
五、雄忻高铁
雄忻高速铁路（Xiongan-XinzhouHigh-speedRailway），简称雄忻高铁，又名雄忻铁路，是一条连接雄安新区与山西忻州市的高速铁路，是雄安新区高速铁路交通网络的重要通道之一，也是年修订的《中长期铁路网规划》八纵八横”高速铁路主通道中京昆通道的重要组成部分。
雄忻高速铁路，起于京雄城际铁路雄安站，终到大西高速铁路忻州西站。全长为.千米，其中河北省境内.千米，山西省境内.千米，设12个车站，设计速度为千米/小时。
年12月31日，国家发改委批复雄安新区至忻州高速铁路项目可行性研究报告。
六、规划中的高铁
山西目前规划中的高铁有京太延、邯长聊、呼朔、韩侯城际、运三客专、大雄高铁等项目，不过近期国务院发布《关于进一步做好铁路规划建设工作的意见》，铁路建设政策可能会进一步收紧，或影响铁路发展步伐。
山西作为煤炭主产区之一，铁路发展较早，后由于地理、经济等因素，逐渐落后，尤其进入高铁时代，与其他省份相比，发展相对缓慢，未来还有很长的路要走。