Ambiciózny cieľ Európskej únie ohľadom cieľ zníženia emisie skleníkových plynov do roku 2030 na najmenej 55 % a klimatická neutralita do roku 2050 že doprava, ktorá je jedným z hlavných producentov emisií skleníkových plynov čelí veľkej výzve. Keďže železničná doprava sa ukazuje ako jedna zo životaschopných možností znižovania emisií, práve podpora a rozvoj tohto typu dopravy je nevyhnutným predpokladom pre dosiahnutie environmentálneho cieľa EÚ.
Železničná doprava je udržateľnejšou možnosťou znižovania emisií v porovnaní s cestnou alebo leteckou dopravou. Podľa Európskej environmentálnej agentúry produkuje železničná doprava približne 14-krát menej skleníkových plynov na cestujúceho/kilometer ako cestná doprava a 7-krát menej ako letecká doprava. Okrem toho môžu elektrické vlaky poháňané obnoviteľnými zdrojmi energie vypúšťať nulové emisie, čo z nich robí najudržateľnejšiu možnosť cestovania. Podľa Medzinárodnej energetickej agentúry je železničná doprava viac ako štyrikrát energeticky efektívnejšia v porovnaní s cestnou dopravou, pokiaľ ide o pohyb nákladu. Nahrádzanie kamiónovej dopravy železničnou by tak výrazným podielom prispelo k zníženiu emisií z nákladnej dopravy. Okrem výrazne nižšej produkcii emisií má železničná infraštruktúra v porovnaní s cestnou infraštruktúrou dlhšiu životnosť, čím sa v priebehu času znižuje spotreba zdrojov a tiež produkcia odpadov. Zaujímavým príkladom dlhej životnosti železničnej trate je prvá železnica na svete, Stockton and Darlington Railway vo Veľkej Británii, ktorá je v prevádzke 200 rokov od sprevádzkovania. Prechod na železničnú dopravu môže priniesť aj zdravotné výhody pre ľudí, pretože znečistenie ovzdušia z dopravy je hlavnou príčinou ochorení dýchacích ciest. Znižovanie úrovne znečistenia z dopravy má tak priamy dopad na počty pacientov s touto diagnózou. Železničná doprava je tiež tichšia ako cestná doprava, čím sa znižuje hluk a aj týmto spôsobom sa zlepšuje kvalita života obyvateľov. Okrem toho prechod na železničnú dopravu môže zvýšiť energetickú účinnosť a znížiť závislosť od fosílnych palív. Elektrické vlaky poháňané obnoviteľnými zdrojmi energie môžu výrazne znížiť uhlíkovú stopu odvetvia dopravy. Okrem toho môže železničná doprava prispieť k zníženiu dopravných zápch a zlepšiť bezpečnosť na cestách.
Prechod na železničnú dopravu však čelí viacerým výzvam. Budovanie novej železničnej infraštruktúry a elektrifikácia existujúcej vyžaduje vysoké náklady, ktoré nie sú pre štát a ani súkromných investorov lukratívnou investíciou. Dlhodobé prínosy železničnej dopravy, ako je zníženie emisií a zlepšenie verejného zdravia, však prevyšujú počiatočné náklady.
Obmedzená informovanosť verejnosti o dlhodobých výhodách osobnej železničnej dopravy môže brániť požiadavkám a plánom na jej rozvoj. Mnoho ľudí si totiž výhody železničnej dopravy neuvedomuje a môžu ju považovať za zastaraný spôsob dopravy, nevyhovujúci súčasným trendom kvality a komfortu. Vlády a zainteresované strany by mali preto upriamiť svoju pozornosť aj na vzdelávanie verejnosti a vládne programy by mali obsahovať kroky na podporu tohto druhu dopravy. Na zvládnutie tejto výzvy je ale potrebné, aby zainteresované strany pracovali na integrácii rôznych druhov dopravy a zlepšovaní intermodálnej konektivity, pretože len komplexnými riešeniami bude možné dosiahnuť, aby sa podiel cestujúcich prepravovaných železničnou dopravou zvyšoval.