由于地处边陲、背靠大陆，在全国铁路网中，深圳市在相当长的时间内都处于边缘城市的角色。在铁路基础设施的布局上，深圳长期处于供不应求的窘境，仅仅依靠唯一一条国家铁路广深铁路（24公里），以及90年代初期才陆续建成的平南、平盐两条地方单线铁路形成的“十字型”布局，总运营里程尚不足百公里。

上世纪80年代-2000年前后，是深圳铁路转型发展阶段，依托建管模式创新，深圳铁路发展走出“深圳速度”。

伴随着19世纪80年代起席卷全国的开放浪潮，珠三角地区经济得以迅速发展，深圳也成为了经济特区。1983年12月成立广州铁路局广深铁路公司以后，更是积极发挥“勇于革新，敢为人先”的特区精神，打破了建国后完全由国家投资修铁路、铁路运输部门只管运营的传统模式，实行“特殊运价、自主经营、自负盈亏、自我改造、自我发展、以路建路”的大承包形式，自筹资金修建广深复线。在国家和省的领导及支持下，广深铁路从此跨上了一条高速发展的新轨道，创下了国内铁路发展历史上多个“第一”。

1984年2月27日，广深铁路复线工程开工建建设，并于1987年1月26日，建成通车，成为当时广东省第一条复线铁路。

1990年9月，铁道部向国家计委报送了《关于广深铁路技术改造项目建议书的报告》，并于1991年12月28日动工建设。基于原有的复线和准高速改造时废弃的路基和施工便道，同时也新建了部分线路，在广州东站至平湖站区段建成了第三线，长65.5公里。于1994年12月22日正式开通，成为中国第一条准高速铁路。

1996年，广深铁路启动平湖至深圳区间20公里的第三线，并于2000年9月16日建设完成，广深铁路成为中国第一条三线并行、全线封闭、全线电气化的铁路干线。

2004年10月，铁道部正式批准立项建设广深铁路第四线，并于2007年4月18日，新建完工，自此广深铁路成为中国第一条全程封闭、四线并行的铁路，实现高速旅客列车与普速客车、货物列车的分线运行，大大提升了综合运输能力，而广深城际列车的运行密度也因此得以大幅提高。

此外，深圳回顾总结了自20世纪90年代起对广深铁路的多轮次提速改造，沉淀形成了一系列宝贵经验，陆续推广复制到三大干线（京广铁路、京沪铁路、陇海铁路），为后来的中国铁路大提速打下了坚实基础，也是深圳为我国铁路事业发展贡献出的一份力量。

2000年-2016年，深圳进入以高速铁路建设为重点的新阶段，依托“双十”骨架全面对接国家高铁网络。

2004年，结合国家中长铁路网规划，深圳交通中心积极配合深圳市政府主动谋划，开展《国家铁路深圳地区布局规划》，并于《深圳市综合交通“十二五”规划》中首次提出“深圳建设国家级铁路枢纽”的战略定位，为后续成功争取将广深港客专、厦深铁路、深茂铁路引入深圳打下基础，使深圳形成了“双十字”的国铁线路结构。

同时规划构筑了覆盖深圳全市的、以“二主三辅”为核心的铁路客运枢纽布局体系。其中深圳北枢纽为广深港客运专线和厦深铁路的交汇站，承担城市高速铁路客运主枢纽的功能；罗湖火车站枢纽承担广深铁路客运主枢纽功能；福田枢纽主要承担广深港客专广州、深圳、香港之间的城际客运辅助枢纽功能；深圳东枢纽承担广深铁路辅助客运枢纽功能；坪山枢纽则承担厦深铁路辅助客运枢纽功能。

货运方面，规划提出了“一个集装箱中心站”和“港前站-集装箱中心站（集装箱）/编组站（非集装箱货物）的二级港口铁路布局”方案和相应的货运列车运营组织方案。使深圳一跃成为了华南地区重要铁路枢纽城市。

如此便是东风已备，市域内的各条线路和各大枢纽的建设工作开始步入“快车道”。

线路建设层面，2005年广深港客运专线开工建设并逐步开通营运，2011年7月建成开通至深圳北站，2015年12月建成开通至福田站。与此同时，厦深铁路、穗莞深城际深圳机场以北段、深茂铁路江门至茂名段等多条线路陆续开工建设，其中部分也已建成通车。

枢纽建设层面，深圳市在充分论证、预先研究的基础之上，多次与铁路主管部门和设计单位沟通协调，针对枢纽具体选址，线路详细布局进行了充分的探讨，特别是对于具有战略意义的高铁枢纽。经过多轮次多方案的比选，最终将国家高速铁路主枢纽深圳北站设置于深圳城市几何中心的龙华二线拓展区，承担起广深港客运专线和厦深铁路长途客运功能，服务全市。

与此同时，深圳交通中心秉承超前的规划意识，创新性地提出了将主要服务城际客流的广深港客运专线福田站引入城市CBD核心区地下的方案。

最终，在克服了既有城市中心区建设密度高、沿线建设条件复杂、工程实施难度大等困难后，深圳市政府于2006年正式立项地下深埋车站——福田站项目，并于2015年12月竣工通车，投入运营。福田站成为了中国第一座、世界上仅次于纽约中央车站的第二大地下铁路枢纽，重点服务中心城区商务、商业等城际出行客流，成功打造站城一体的发展态势，在我国铁路规划建设历史上具有开创性意义。

2016年至今，深圳立足新时期战略新定位，不断完善铁路网络功能层级，构建更具区域辐射力的国家铁路枢纽。

2016年国家发展改革委、交通运输部和中国铁路总公司印发的《中长期铁路网规划》明确，全国“八横八纵”高铁网中，有“三纵”将经过深圳。在与《中长期铁路网规划》相衔接的这份总图规划中提出，规划年度内，随着赣深客专、深茂铁路的引入，广深港客专深港段的开通，深圳将形成北上武汉、南昌、北京，南下香港，东联厦门、杭州、上海，西接茂名、湛江、贵阳、南宁的枢纽格局。至此，深圳在全国铁路网络中的定位也由华南综合铁路枢纽跃升成为国家综合铁路枢纽。

结合此轮国家中长期铁路网规划，深圳铁路枢纽总图提出深圳客运系统形成“南北终到、东西贯通、互联互通”的规划目标，即形成南北方向的京广深港客专、京九客专（赣深客专）、京九铁路、广深铁路以始发为主；东西向的厦深铁路-深茂铁路，以及深圳至肇庆铁路通道（衔接贵广、南广铁路）、深圳境内通道（深圳机场站-西丽-坪山）、坪山至深汕站（衔接广汕铁路）东西贯通；各条线路互联互通的铁路布局。

随着深圳的城市发展进入新时代，服役二十余年的平南铁路南段也退出了历史舞台。2018年3月，市轨道办组织召开了平南铁路西丽站以南段资产收购协议签约仪式，同年，深圳交通中心与铁四院协同开展了《平南铁路改造工程预可行性研究》，以确定平南铁路通道上各种交通方式的相互关系，以及集约化的开发方式。平南铁路的资产收购及后续开展的改造工程将极大释放深圳紧缺的土地资源，为前海蛇口自贸区的建设与发展注入新活力。

2018年9月，广深港高铁香港段正式运营，西九龙站口岸也正式开通。内地旅客可以从全国44个车站直达香港,北京到香港不到9小时。广深港高铁香港段正式运营首日，西九龙边检站共查验出入境旅客7.58万余人次。

随着粤港澳大湾区上升为国家战略，以及深圳被赋予的建设“社会主义先行示范区”、“交通强国城市范例”的历史使命，深圳将建设成与美国纽约、旧金山和日本东京并肩的世界级大湾区核心城市。

为进一步促进人力、物资、技术、资金、信息的快速交流，深圳提出下阶段铁路发展五大策略及实施路径：一是完善对外铁路通道，向东规划增加深汕高铁、深圳至梅州高铁衔接近海内陆高速铁路，向北规划增加深圳至永州高铁衔接呼南高铁，向西规划增加深肇高铁衔接南广和贵广铁路、深圳经玉林至南宁高铁；二是加强广佛、深港、珠澳三大发展级联系，规划增加深圳中心区至广州中心区高速城际铁路；三是打通并完善珠江东、西岸跨江通道，规划增加高铁跨江第二通道及城际铁路跨江新通道；四是促进深莞惠一体化发展，规划增加深莞城际、深莞增城际、中深惠城际、深汕城际；五是强化深港快速联系，加快推进广深港客专香港段建设，协调推进港深西部快轨规划建设，并规划将深莞增城际进一步延伸至香港，与香港轨道网衔接。