Theo Dự thảo Báo cáo quy hoạch tỉnh Đồng Nai thời kỳ 2021 - 2030, tầm nhìn đến năm 2050, tỉnh này dự kiến quy hoạch 4 tuyến đường sắt liên tỉnh qua địa bàn.
Đầu tiên là tuyến đường sắt Bắc - Nam, tỉnh sẽ nâng cấp, hiện đại hóa đạt tiêu chuẩn đường sắt từ cấp I, đường đôi, khổ 1.000 mm, vận tốc bình quân đạt 80 - 90 km/h với tàu khách và 50 - 60 km/h đối với tàu hàng.
Đầu tư xây mới đường sắt tuyến Biên Hòa - Vũng Tàu từ ga Trảng Bom đến ga Vũng Tàu, chiều dài khoảng 84 km, khổ 1.435 mm; trong đó, đoạn Biên Hòa - Thị Vải đường đôi, đoạn Thị Vải - Vũng Tàu đường đơn.
Điểm đầu, đối với vận chuyển hàng hóa tại ga Trảng Bom (tương ứng km 1677+886 đường sắt Thống Nhất) thuộc xã Quảng Tiến, huyện Trảng Bom; đối với vận chuyển hành khách tại ga Biên Hòa mới (km 0+00) thuộc xã An Hòa. Điểm cuối tại ga Thị Vải (km 45+540) thuộc thị trấn Phú Mỹ, huyện Tân Thành, tỉnh Bà Rịa - Vũng Tàu.
Tuyến đường sắt cao tốc TP HCM - Nha Trang, từ ga Thủ Thiêm, phường An Phú, TP Thủ Đức, tuyến đi song song về bên phải đường bộ cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây, sau đó chạy song song bên phải tuyến cao tốc Dầu Giây - Phan Thiết, kết thúc tại ga Nha Trang (Khánh Hòa). Chiều dài toàn tuyến là 366 km, quy mô đường sắt đôi, khổ 1435 mm, đường sắt tốc độ trên 300 km/h, điện khí hóa.
Tuyến đường sắt nhẹ Thủ Thiêm - sân bay Quốc tế Long Thành, tuyến đi qua địa bàn TP HCM và Đồng Nai với tổng chiều dài 37,35 km. Điểm đầu Ga Thủ Thiêm (km 0+00) thuộc phường An Phú, TP Thủ Đức; Điểm cuối ga cảng hàng không Quốc tế Long Thành (được bố trí tích hợp trong nhà ga hàng không).
Hướng tuyến như sau: Từ ga Thủ Thiêm, đi song song về bên phải đường cao tốc TP HCM - Long Thành - Dầu Giây và đường sắt cao tốc TP HCM - Nha Trang, đến km 9+200 rẽ phải vượt qua đường vành đai 3, sau đó đi song song về bên trái đường vành đai 3, tiếp tục vượt sông Đồng Nai tại vị trí cách tim cầu Đồng Nai trên Vành đai 3 khoảng 100 m về phía thượng lưu, sau đó bám sát đường vành đai 3 và đi vào giải phân cách bên trái của đường vành đai 3.
Tuyến sau đó rẽ trái và đi vào giải phân cách giữa ĐT 25B, tới km 29+100 rẽ phải đi vào hướng sân bay Long Thành. Trên tuyến bố trí tổng cộng 18 ga, trong đó đoạn qua địa bàn tỉnh Đồng Nai có 11 ga. Quy mô, xây dựng đường sắt đôi, khổ 1435 mm, đường sắt trên cao, điện khí hóa.