Основой организации движения поездов на магистральных железных дорогах является график движения, нарушение которого не допускается. Благодаря ему обеспечивается безопасность движения и рациональное использование подвижного состава. В соответствии с графиком каждому поезду присваивается определённый номер. Поездам определённого направления присваиваются чётные номера, а поездам обратного направления — нечётные. Кроме номера, каждому грузовому поезду на станции формирования присваивается определённый индекс, который не изменяется до станции расформирования. Если поезд не предусмотрен графиком движения, то номер ему присваивается при его назначении.[13] В соответствии с правилами технической эксплуатации российских железных дорог, поезда делятся на следующие категории:
1. Внеочередные:
Восстановительные;
Пожарные;
Снегоочистители;
2. Очередные — в порядке приоритетности:
2.1 Поезда федерального значения:
- Пассажирские скоростные (всегда федеральные);
- Скорые пассажирские поезда федерального значения (обычно фирменные);
- Товарные поезда федерального значения;
2.2 Пассажирские скорые;
2.3 Грузовые поезда повышенного значения:
- Особые заказы повышенной стоимости;
- Грузовые поезда со скоропортящимся содержимым;
2.4 Пассажирские поезда (дополнительные поезда и пассажирские поезда низшего значения);
2.5 Почтово-багажные, воинские, грузопассажирские, людские, ускоренные грузовые;
2.6 Грузовые (сквозные, участковые, сборные, вывозные, передаточные), хозяйственные поезда;
2.7 Поезда, назначаемые по особым требованиям, очерёдность которых устанавливается при назначении
Каждый поезд обслуживает локомотивная бригада, состоящая из машиниста, который непосредственно управляет поездом и следит за безопасностью пути, и его помощника, который совместно с машинистом ведёт наблюдение за безопасностью пути, а также периодически, по указанию машиниста, визуально проверяет работу некоторого оборудования локомотива или МВПС. При кратной тяге, а также при использовании толкача, число локомотивных бригад равно числу локомотивов, при этом машинисты вспомогательных локомотивов непосредственно подчиняются машинисту ведущего (первого по ходу движения) локомотива. При паровой тяге в состав локомотивной бригады также включался кочегар, а на пассажирских моторвагонных поездах — кондуктор. Пассажирский поезд, кроме того, обслуживается проводниками вагонов и начальником поезда, а вагоны-рестораны и почтовые вагоны — соответствующими работниками. На хозяйственные поезда назначается руководитель работ или его уполномоченный. Также на поезда, с которыми проводятся манёвры, может назначаться составитель поездов. В настоящее время ряд пассажирских поездов обслуживаются машинистом без помощника («работа в одно лицо»)
Для контроля за движением всех поездов, железнодорожный путь делят на определённые отрезки (обычно 100—150 км), называемые участками. Движением всех поездов на каждом участке руководит поездной диспетчер (ДНЦ). В его обязанности входит обеспечение выполнения графика движения поездов, поэтому приказы диспетчера подлежат безоговорочному выполнению. Помимо этого машинисты и другие работники, обслуживающие поезда, подчиняются указаниям дежурных по станциям, которые в свою очередь также подчиняются поездному диспетчеру. Под контролем одного диспетчера может находиться до нескольких участков.