铁路信号分为视觉信号和听觉信号，是指示列车运行和调车作业的命令，有关行车人员必须严格执行。
铁路信号是人们在实践中逐步发明和完善的。早期的铁路开始行车时，是由铁路职工骑马在前面引导列车运行。为了醒目，他们带着礼帽，身穿黑大衣和白色裤子，用手信号指挥列车前进或停止。当时铁路仅限于白天行车，列车很少，速度大约每小时6～16公里，所以由人骑马来指挥，安全上没什么问题。以后，随着火车发展为了确保安全，人们开始研究固定的信号设备：用一块长方形的板子，横向线路是停车信号，顺向线路是进行信号。可是顺向线路的板子实际上很难看见，所以又在顶端加块圆板。当必须在晚间开车时，就以红色灯光表示停车信号，白色灯光表示进行信号。随着列车速度的不断提高，要求从远方就能准确看到信号的显示。人们发现，在面积相等的情况下，圆形、方形和长方形相比，以长方形看得最远。因此，1841年英国人戈里高利提出用长方形臂板作为信号显示，装设在伦敦桥车站。这是铁路上首次使用的臂板式信号机。这种臂板式信号机有两种显示：水平位置表示停车信号，向下倾斜45度表示进行信号。夜间仍用红色灯光表示停车，用白色灯光表示进行。但是，后来发现白色灯光容易和铁路附近的家用灯光混淆，就改用了绿色灯光。
铁路信号中用手拿的信号灯、信号旗或用手势显示的信号叫手信号；临时设置的信号牌、信号灯等叫移动信号；在固定地点安装的信号设备统称固定信号。铁路信号中，固定信号是主要信号。固定信号设备一般分为信号机和信号表示器两类。
信号机按类型分为色灯信号机、臂板信号机和机车信号机。按用途分为进站、出站、通过、进路、预告、遮断、驼峰、驼峰辅助、复示、调车信号机。
信号表示器分为道岔、脱轨、进路、发车、发车线路、调车、水鹤及车挡表示器。
《中华人民共和国铁路技术管理规程》（以下简称《技规》），对各种信号机及信号表示器在正常情况下的显示距离做了具体规定：
进站、通过、遮断信号机的显示距离不得少于1000m；
高柱出站、高柱进路信号机的显示距离不得少于800m；
预告、驼峰、驼峰辅助信号机的显示距离不得少于400m；
调车、矮型出站、矮型进路、复示信号机，容许、引导信号及各种表示器的显示距离不得少于200m。
《技规》还规定，在地形、地物影响视线的地方，进站、通过、预告、遮断信号机的显示距离，在最坏的情况下不得少于200m。
由于色灯信号机比臂板信号机有着显示距离远、显示清晰的优点，《技规》指出，凡是有可靠交流电源的车站，应积极采用色灯信号机。臂板、色灯信号机均应采用高柱信号机。对于色灯信号机来说，只有在下列处所的某些信号机可以采用矮型信号机：不办理通过列车的到发线上的出站、发车进路信号机；道岔区内的调车信号机及驼峰调车场内的线束调车信号机；
自动闭塞区段、隧道内的通过信号机。
在同一车站或车场内，一般应采用同一类型的信号机。
为了便于机车司机观察，信号机应设在列车运行方向的左侧，或者设在所属线路的中心线上空。
（铁路信号机是设立在铁路道旁的机械或电子设备，用以传送线路前方状态的相关信息给予列车驾驶，司机或调车员。列车驾驶透过理解与诠释铁路信号给予的指令意义采取相对之行动。一般来说，铁路信号会指示列车可安全行驶的速度、或指示列车停止。分类有进站信号机、出站信号机、通过信号机、进路信号机、调车信号机、预告信号机、遮断信号机、防护信号机、复示信号机、驼峰信号机和机车信号机等。）
色灯信号机是固定信号机的一种。一般分为透镜式（多灯式）和探照式（单灯式）两种。它们都由色灯信号机构和机柱组成。
透镜式的色灯信号机构包括凸透镜、电灯座及灯泡、遮檐、背板等。它的每一组透镜只能给出一种颜色灯光。探照式色灯信号机的色灯信号机构有一个可随电流方向变化而转动的三色玻璃框，当某一种颜色玻璃对准灯泡时，就显示那种玻璃颜色的灯光，因而它的一组透镜可以显示红、黄、绿三种颜色灯光。
闭塞信号
一个绿灯：允许列车通过，在三显示自动闭塞区段表示前方至少有两个空闲的闭塞区间；在四显示自动闭塞区段表示前方至少有三个空闲的闭塞区间。
一个黄灯和一个绿灯：允许列车通过，前方有两个空闲的闭塞区间。（仅四显示自动闭塞区段）
一个黄灯：允许列车通过，前方有一个空闲的闭塞区间。
一个红灯：禁止越过该信号机，前方闭塞区间被占用。
进站信号
一个绿灯：正线通过，出站信号开放。
一个黄灯：正线进站停车，出站信号关闭。
两个黄灯：侧线进站停车，出站信号关闭。
一个黄灯和一个黄色闪灯：表示允许列车通过18号及以上道岔侧向位置，并越过下一台已经开放的信号机，且该信号机的进路，经道岔的直向位置或18号及以上道岔的侧向位置。
一个红灯：禁止越过该架信号机。
进站色灯信号机
出站信号
一个绿灯：允许列车出站，且前方有至少两个空闲的闭塞区间。
一个黄灯：允许列车出站，前方有一个空闲的闭塞区间。
一个红灯：禁止列车越过该信号机。
容许信号
容许信号显示一个蓝灯，表示允许指定列车在主体信号机显示红灯关闭时以不高于20km/h且能随时停车的速度通过该信号机。
遮断信号
遮断信号显示一个红灯，表示禁止越过该信号机。
预告信号
一个绿灯：表示主体信号机开放。
一个黄灯：表示主体信号机关闭。
驼峰（色灯）信号机自上至下为黄、绿、红、白4种色灯。平时无显示。当驼峰调车机车进行车列解体等作业，显式为：
一个绿色灯光，表示准许机车车辆按规定速度向驼峰推进。
一个绿色闪光灯光，表示机车车辆要加速向驼峰推进。
一个黄色闪光灯光，表示机车车辆要减速向驼峰推进。
一个黄色灯光，指示机车车辆向驼峰预先推送。
一个红色灯光，表示不准机车车辆越过该信号机或指示机车车辆停止作业。到达场的驼峰色灯辅助信号机平时显示红色灯光，对到达列车起停车信号作用。
一个月白色灯光，指示机车到峰下。
一个月白色闪光灯光，指示机车车辆去禁溜线。
调车信号
一个白灯：表示调车时准许越过该架信号机
一个蓝灯：表示调车时禁止越过该架信号机
臂板信号机是固定信号机的一种。它白天用臂板的不同位置，夜间用不同颜色的灯光显示信号，适用于无可靠电源的车站。如果按操纵方式来划分，有机械臂板信号机和电动臂板信号机两种。机械臂板信号机用人力操纵、导线传动；电动臂板信号机则由电动机使其动作。如果按每一信号机上装设臂板的数目来划分，有单臂板信号机、双臂板信号机和三臂板信号机。臂板的形状和颜色有两种，一种是作为主体信号用的红色臂板，其端部为方形；另一种是端部为鱼尾形的黄色臂板，也就是预告臂板，它的作用是将主体信号机（如进站、出站、通过信号机）的显示状态提前告诉司机。
中国铁路采用的单臂板信号机，通常用作出站、防护、通过信号机，它由机柱、臂板、信号灯、外表示镜，立杆和牵纵拐肘等组成。外表示镜和臂板连接一起，用轴安装在机柱上。外表示镜上装有红色、绿色玻璃各一块；臂板的端部为方形，红色带白条。
另一种三臂板进站信号机，它有三块臂板，上面一块叫主臂板，它的形状和颜色与出站信号机的臂板相同；中间的叫通过臂板，它的端部为鱼尾形，黄色带黑条，外表示镜上装有绿、黄两块色玻璃；下面的一块叫辅助臂板，端部为方形，红色带白条，外表示镜上只装一块黄色玻璃，平时与机柱重合。
三臂板四显示的进站信号机，信号机上的三块臂板，自上向下依次是红色主臂板、黄色通过臂板、红色辅助臂板，分别表示是否允许进站；是否允许直接通过车站(即预告了出站信号机的状态)；进入正线还是侧线(即进站道岔是直向开通还是侧向开通)。
昼间：红色主臂板与黄色通过臂板均斜向下45°，红色辅助臂板与机柱重叠；夜间：两个绿色灯光。表示允许列车按规定速度正线通过车站，出站信号处于开放状态，进路上的道岔均开通直向。
昼间：红色主臂板斜向下45°，黄色通过臂板水平位置，红色辅助臂板与机柱重叠；夜间：一个绿色灯光与一个黄色灯光。表示允许列车经道岔直向位置进站内正线准备停车。
昼间：红色主臂板斜向下45°，黄色通过臂板水平位置，红色辅助臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光与两个黄色灯光。表示允许列车经道岔侧向位置进站内到发线准备停车。
昼间：红色主臂板水平位置，黄色通过臂板水平位置，红色辅助臂板与机柱重叠；夜间：一个红色灯光与一个黄色灯光。表示不允许列车越过该信号机。实际上只要昼间红色主臂板水平，夜间有红色灯光信号，该进站信号机就是禁止通过。黄色通过臂板与红色辅助臂板的信号含义是服从于红色主臂板信号。
单臂板出站信号机
昼间：红色主臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光。表示允许列车由车站出发。
昼间：红色主臂板水平位置；夜间：一个红色灯光。表示禁止列车越过该信号机。
对于出站后有两条不同的线路，增设红色辅助臂板。昼间：红色主臂板斜向下45°，红色辅助臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光与一个黄色灯光。表示允许列车由车站出发开往辅助线路。
单臂板通过信号机
昼间：红色主臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光。表示允许列车按规定速度运行。
昼间：红色主臂板水平位置；夜间：一个红色灯光。表示禁止列车越过该信号机。
有分歧线路的线路所通过信号机，按照进站信号机设置。
单臂板预告信号机
昼间：黄色通过臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光。表示前方主体臂板信号机开放。
昼间：黄色通过臂板水平位置；夜间：一个黄色灯光。表示前方主体臂板信号机关闭。
单臂板电动复示信号机
昼间：黄色通过臂板斜向下45°；夜间：一个绿色灯光。表示前方主体臂板信号机开放。
昼间：黄色通过臂板垂向下与机柱重叠；夜间：无灯光。表示前方主体臂板信号机关闭。
在铁路众多的信号中，有一种在施工或维修区段设置的信号牌、信号灯，这就是移动信号。移动信号相对于固定信号而言，是可以根据需要移动，临时设置的信号。移动信号分停车信号、减速信号和减速防护地段终端信号。它们的显示方式如下：
停车信号为，白天柱上一个红色方牌；夜间柱上一个红色灯光。
减速信号为，白天柱上一个黄色圆牌；夜间柱上一个黄色灯光。
铁路手信号也是一种移动信号，它们是由人直接挥动信号旗和信号灯来下达的各种命令。信号旗有三种基本颜色：绿、黄、红；信号灯（也叫号志灯）有四种基本灯光：绿、黄、红、白。手信号的种类很多，常见的有列车运行手信号、调车手信号、联系用手信号等。
列车运行手信号
停车信号——白天展开红色信号旗；夜间红色灯光。如果白天没有信号旗，可将两臂高举头上向两侧急剧摇动；如果夜间没有红色灯光，也可用白色灯光上下急剧摇动。表示要求列车停车。
减速信号——白天展开黄色信号旗；夜间黄色灯光。如果白天没有黄色信号旗，可用绿色信号旗下压数次；如果夜间没有黄色灯光，也可用白色灯光下压数次。表示要求列车降低到要求的速度。
发车指示信号——白天高举展开的绿色信号旗在靠列车的一面上下缓动；夜间高举绿色灯光上下缓动。表示要求运转车长显示发车信号。
发车指示手信号
发车信号——白天展开绿色信号旗上弧线向列车方作圆形转动；夜间用绿色灯光上弧线向列车方面作圆形转动。表示要求司机发车。
通过信号——白天展开绿色信号旗；夜间绿色灯光。表示准许列车由车站或车场通过。
引导信号——白天展开的黄色旗高举头上左右摇动；夜间黄色灯光高举头上左右摇动。表示准许列车进入车场或车站。
调车手信号
停车信号——白天展开红色信号旗；夜间红色灯光。如果白天没有信号旗，可将两臂高举头上向两侧急剧摇动；如果夜间没有红色灯光，也可用白色灯光上下急剧摇动。
减速信号——白天展开绿色信号旗下压数次；夜间绿色灯光下压数次。
指挥机车向显示人方向运行的信号--白天展开绿色信号旗在下部左右摇动；夜间绿色灯光在下部左右摇动。
指挥机车向显示人方向稍行移动的信号——白天拢起红色信号旗直立平举，再用展开的绿色信号旗左右小动；夜间绿色灯光下压数次后，再左右小动。
指挥机车向显示人反方向运行的信号——白天展开绿色信号旗上下摇动；夜间绿色灯光上下摇动。
指挥机车向显示人反方向稍行移动的信号——白天拢起红色信号旗直立平举，再用展开的绿色信号旗上下小动；夜间绿色灯光上下小动。
指挥机车向显示人反方向稍行移动的手信号
联系用手信号
过标信号——白天拢起信号旗作圆形转动；夜间白色灯光作圆形转动。运转车长与接车人员显示的信号，表示列车整列进入警冲标内方。
过标手信号
互检信号——白天拢起信号旗高举；夜间白色灯光高举。是运转车长与接车人员、巡道人员，或在双线区段列车交会时，与邻线的运转车长显示的互检信号，表示列车安全运行。
道岔开通信号——白天拢起黄色信号旗高举头上左右摇动；夜间白色灯光高举头上。表示进路道岔准备妥当。
连结信号——白天两臂高举头上，使拢起的信号旗杆成水平末端相接；红、绿灯光交互显示数次。表示机车车辆进行连挂作业。
铁路上数以万计的信号机向司机发出各种信号，报告线路和道岔情况，帮助司机安全正点的运行。但是，由于它们装在地面上，曲线、隧道等地形限制，给司机暸望带来一定的困难。特别是在雨雪、风沙、大雾迷茫等恶劣气候条件下，地面信号更是看不清。另外，随着列车速度的不断提高，特别是高速列车的出现，显示距离约1公里的信号机已很难使司机从容采取措施。比如司机发现红色停车信号，即使立即紧急刹车，列车在巨大惯性的推动下，也要越过信号机2公里。因此，出现了机车信号机，它装在机车司机室内，能显示和地面信号机同样的信号，保证了行车安全，提高了运行效率，也改善了司机的工作条件。
中国铁路目前采用的机车信号分为接近连续式和连续式两种。接近连续式多用于非自动闭塞区段。在进站信号机外方制动距离附近的固定地点设置发送设备，并从固定地点到进站信号机之间加装一段轨道电路。从列车最前面的车轮轧在轨道电路上时起，发送装置就连续不断地向机车上传送地面信号的信息，使机车信号机连续复示进站信号机的显示。
连续式机车信号没有距离限制，只要列车在轨道上行驶，被机车第一轮对短路的轨道信号电流就会在钢轨周围产生磁场。装在机车上的感应器接收到信号，经过解码使机车信号机不断地显示与前方地面信号机相同的信号。
轨道电路是信号联锁的室外重要设备，起着保证行车和调车作业安全的作用。它能监督检查某一固定区段内的线路（包括站线）是否有列车运行、调车作业或车辆占用的情况，并能显示该区段内的钢轨是否完整。它是以钢轨为导线，轨缝间用接续线连续起来，一端接电源，另一端接着受电器，通过轨道电流来工作。
其工作原理是：当设有轨道电路的某段线路上空闲时，轨道电路上的继电器有足够的电流通过，吸起被磁化的衔铁，闭合前接点，从而接通色灯信号机的绿灯电路，显示绿色灯光，表示前方线路空闲，允许机车车辆占用。当机车车辆进入该线路区段时，由于轮对电阻很小，使轨道电路短路，继电器吸力减弱，释放衔铁，使之搭在后接点上，接通信号机的红灯电路，显示禁行信号。轨道电路的这一工作性能，能够防止列车追尾和冲突事故，确保行车安全。
轨道电路的另一个重要作用是能发现钢轨发生断裂。在充当导线的钢轨安全无事时，轨道电流畅道无阻，继电器工作也正常。一旦前方钢轨折断或出现阻碍，切断了轨道电流，就会使继电器因供电不足而释放衔铁接通红色信号电路。此时，线路虽然空闲，信号机仍然显示红灯，从而防止列车颠覆事故。
闭塞是铁路上防止列车对撞或追尾的方式，是铁路上保障安全的主要方法之一。由于铁路车辆的制动里程较汽车长得多（以高铁最明显），当列车运行途中发现前方线路有危险状况时，大多数情况下都是来不及停车的，所以将铁道分为一个个区块（闭塞区间），同一个区间内不得驶入两列以上的列车以防止事故的发生，这就是闭塞，这种安全保障措施就叫闭塞方式，是铁路上列车安全运行的基本要求。早期闭塞技术通常要求闭塞区间的长度不小于列车制动的安全距离。现代四显示色灯闭塞方式通常要求2个闭塞区间的长度不小于列车制动的安全距离。
铁路的闭塞方式可分为：
人工闭塞是以人工记录列车的运行位置和控制色灯信号机的闭塞方法。在发车前，接发车双方的车站或信号所共同确认闭塞区间是处于空闲状态，然后发车的车站或信号所使用路签机、路牌、路票等记录本段区间已经被占用，并把占用信息通过电话、电报等手段通知接车的车站或信号所。接车的车站或信号所有责任在列车到达后检查车辆到达编组是否完整，是否有部分车厢滞留在区间未到达。在列车到达前，发车车站应阻止后续运行的列车进入这一区间，接车车站应阻止反向运行的列车进入这一区间。
半自动闭塞是以人工确认区间空闲，发车后由轨道电路判断车辆进入区间后自动把区间设置为占用状态的闭塞方法。车辆进入区间后，轨道电路会联锁控制色灯信号机，把占用信息通知到双方车站。车辆到达后，仍需要人工检查车辆到达编组完整，由人工把区间状态复原为空闲状态。
自动闭塞是以计轴设备自动计算进入该区间的车轴数目和离开该区间的车轴数目，从而自动判断区间空闲状态的闭塞方法。车辆进入或离开区间将自动连锁控制色灯信号机的状态。
依据路签（介质）的不同，铁路的闭塞技术可分为电话电报闭塞、电气路签路牌闭塞、继电半自动闭塞、单线计轴自动闭塞、双线单向自动闭塞、双线双向自动闭塞、移动闭塞等。
电话电报闭塞是指在两个车站之间，在不使用任何铁路电子、机械设备的条件下，只采用打电话、发电报等通信方式对列车的运行进行调度，保证前后列车的距离与安全的铁路闭塞方式。目前一般只用作在基本闭塞设备失效时的替代方法。一般情况下，两个车站之间与接车车站的到站台划为一个闭塞区间，只允许一列车在此区间内。使用电话闭塞时，基础闭塞设备的状态指示将不作考虑，并且要切断列车自动防护系统以避免受基础闭塞设备影响。
自动闭塞是根据列车运行状态及相关自动闭塞分区状态，自动控制地面通过信号机显示，司机凭地面信号机显示行车的闭塞方法。半自动闭塞与计轴器等确定列车完整性的设备配合起来，就形成了自动站间闭塞。
自动闭塞利用通过信号机把区间划分为若干个装设轨道电路的闭塞分区，通过轨道电路将列车和通过信号机的显示联系起来，使信号机的显示随着列车运行位置而自动变换的一种闭塞方式。
中国列车控制系统（英语：China Train Control System，简称CTCS），是中国铁路参照欧洲列车控制系统（ETCS），并结合中国铁路实际运作方式构建的技术体系。
列车自动保护系统（英语：Automatic Train Protection，缩写：ATP）亦称列车超速防护系统、列车自动防护系统，为列车超过规定速度时即自动制动的系统。
列车尾部安全防护装置（简称列尾装置）是为了适应中国铁路货物列车取消守车后，在尾部无人值守的情况下，为提高铁路运输的安全性而研制的专用安全装置。本装置主要由安装在机车操纵室的司机控制盒和安装在列车尾部车辆车钩上的列尾主机及其相关附属设备构成。其主要功能为查询列车尾部风压、辅助列车紧急排风制动、尾部低风压报警、列车尾部标志等。首尾以无线数据传输方式传递信令，其信令通过机车列调电台、列尾专用通信平台或GSM-R网络发射并接收。
应答器是利用电磁感应理论在特定地点实现机车与地面间相互通信的数据传输装置，安装于两根钢轨中心枕木上。当列车上的查询器通过地面应答器时，应答器被查询器瞬态功率激活进入工作状态，并向查询器连续发送存储于应答器中的行车数据。提供固定信息：里程标、区间长度、限速值、坡道值等。提供实时信息：股道号、进站、出站、通过等。
分界点是车站、线路所和自动闭塞区间通过信号机的通称。有侧线（相对于正线）的分界点为车站。无侧线的分界点为线路所或自动闭塞区间通过信号机。
进路是列车（或调车车列）由某一指定地点运行至另一指定地点所经过的路径。
联锁(Interlocking)是一个铁路名词，为道岔、号志和进路三者间的状态查核与互锁的关系。
目的为保证行车安全。分为电气联锁系统（继电联锁系统）中国广泛使用6502电气集中联锁系统；计算机联锁系统。
继电联锁用电气方法通过信号楼内的控制台操纵车站内的色灯信号机和电动转辙机，使信号机、进路和道岔实现联锁并能监督列车运行和线路占用情况。计算机联锁利用计算机对车站作业人员的操作命令及现场表示的信息进行逻辑运算，从而实现对信号机及道岔等进行集中控制，使其达到相互制约。
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