Theo Dự thảo quy hoạch vùng thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050, đối với hệ thống hạ tầng đường sắt, vùng Đông Nam Bộ sẽ nâng cấp, cải tạo bảo đảm an toàn chạy tàu, duy trì tuyến đường sắt hiện có Hà Nội - TP HCM.
Cùng với đó, dẫn theo Quy hoạch mạng lưới đường sắt thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050, vùng Đông Nam Bộ sẽ quy hoạch thêm 7 tuyến đường sắt mới.
7 tuyến đường sắt này bao gồm tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam đoạn Nha Trang - TP HCM, dài 370 km, khổ 1.435 mm.
Tuyến Biên Hòa - Vũng Tàu từ ga Trảng Bom đến ga Vũng Tàu cóchiều dài khoảng 84 km, khổ 1.435 mm; trong đó, đoạn Biên Hòa - Thị Vải đường đôi, đoạn Thị Vải - Vũng Tàu đường đơn.
Ngoài ra có hai nhánh tuyến kết nối tuyến này với hệ thống các cảng biển: Nhánh 1, dài khoảng 5,3 km kết nối vào khu cảng Thị Vải; nhánh 2 dài khoảng 9,1 km kết nối vào khu cảng biển Cái Mép và Trung tâm Logistics Cái Mép Hạ.
Tuyến TP HCM - Cần Thơ từ ga An Bình đến ga Cái Răng đường đôi, khổ 1.435 mm, chiều dài khoảng 174 km.
Tuyến TP HCM - Lộc Ninh từ ga Dĩ An đến điểm nối ray biên giới Việt Nam - Campuchia (cửa khẩu Hoa Lư): khổ 1.435 mm, chiều dài khoảng 128 km; trong đó, đoạn Dĩ An - Chơn Thành đường đôi, đoạn Chơn Thành - Lộc Ninh đường đơn.
Tuyến Thủ Thiêm - Long Thành từ ga Thủ Thiêm đến ga Cảng hàng không quốc tế Long Thành chỉ phục vụ hành khách, đây là tuyến đường đôi, khổ 1.435 mm, chiều dài khoảng 38 km.
Tuyến TP HCM - Tây Ninh với chiều dài 40 km, khổ 1.435 mm.
Tuyến đường sắt kết nối các tỉnh khu vực Tây Nguyên (Đà Nẵng - Kon Tum - Gia Lai - Đắk Lắk - Đắk Nông - Bình Phước (Chơn Thành), dài 550 km, khổ đường 1.435 mm, đường đơn.
Bên cạnh 7 tuyến đường sắt trên, vùng cũng sẽ nghiên cứu đầu tư tuyến đường sắt Bàu Bàng (Bình Dương) - Mộc Bài (Tây Ninh), tuyến này kết nối đường sắt TP HCM - Lộc Ninh với tuyến đường sắt TP HCM - Mộc Bài; khổ 1.435 mm, định hướng sau năm 2030.
Dưới đây là sơ đồ mạng lưới đường sắt của vùng Đông Nam Bộ (đường đỏ):
Về định hướng kết nối đường sắt, vùng Đông Nam Bộ sẽ kết nối quốc tế với Campuchia thông qua tuyến TP HCM - Dĩ An - Lộc Ninh.
Kết nối đường sắt tại khu đầu mối TP HCM sẽ là đường sắt quốc gia khu vực TP HCM gồm tuyến đường sắt Hà Nội - Thành phố Hồ Chí Minh hiện có (điểm cuối tại ga Sài Gòn), đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam (điểm cuối tại ga Thủ Thiêm), tuyến đường sắt Biên Hòa - Vũng Tàu (có điểm đầu tại ga Trảng Bom), các tuyến đường sắt TP HCM - Cần Thơ, TP HCM - Tây Ninh kết nối với đường sắt Hà Nội - TP HCM thông qua đoạn tuyến An Bình - Tân Kiên.
Chuyển đoạn Bình Triệu - Sài Gòn (Hòa Hưng) thành đường sắt đô thị sau khi hoàn thành tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam; kết nối từ ga Thủ Thiêm đến cảng hàng không Tân Sơn Nhất thông qua đường sắt đô thị.
Ga đầu mối hàng hóa là ga Trảng Bom, An Bình, Tân Kiên; ga đầu mối hành khách là ga Thủ Thiêm, Bình Triệu, Tân Kiên.
Kết nối đường sắt khu vực cảng biển cửa ngõ quốc tế sẽ là tuyến đường sắt Biên Hòa - Vũng Tàu đi song song với đường bộ cao tốc Biên Hòa - Vũng Tàu kết nối với cảng Cái Mép - Thị Vải.
Kết nối đường sắt với cảng hàng không quốc tế Long Thành qua tuyến đường sắt tốc độ cao Bắc - Nam và tuyến đường sắt Thủ Thiêm - Long Thành; kết nối cảng hàng không quốc tế Tân Sơn Nhất qua tuyến đường sắt đô thị (tuyến 4b kéo dài và tuyến số 2).