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作為一帶一路其中一個重要項目，泛亞鐵路具有廣義和狹義兩個層次，而一般意指的是屬於狹義為主。
廣義的泛亞鐵路和公路網
所謂廣義的泛亞鐵路（英語：Trans-AsianRailway, TAR）是由聯合國亞洲及太平洋經濟社會委員會（ESCAP）策劃，打造歐亞大陸鐵路運輸網絡的建築計劃。最初出現在1960年，當時幾個亞洲國家對修建從新加坡到土耳其的貫通鐵路進行可行性研究，從新加坡經孟加拉國丶印度丶巴基斯坦和伊朗，到達土耳其的伊斯坦布爾，最後延伸至歐洲及非洲，長度為1.4萬公里。但是，一系列地區衝突及冷戰的影響，為泛亞鐵路計劃的實施帶來了難以逾越的障礙，計劃逐漸沉寂下來。直到冷戰結束丶東西方關係正常化，計劃才重現前景。
20世紀80-90年代，隨著南亞丶東南亞地區局勢逐漸穩定丶高加索地區和中亞新興國家的興起以及越來越多的國家開始發展市場經濟，泛亞鐵路再次被提上議事日程。從1991年起，中國陸續與俄羅斯等10個周邊國家簽署了10個雙邊汽車運輸協定和3個多邊汽車運輸協定，開通200餘條國際客貨運輸線路，還提出建立亞歐公路運輸通道的初步構想，以加快建設貫通中國－中亞－歐洲的三條東西運輸通道。
1992年4月，聯合國亞太經濟社會委員會第48次會議啟動了亞洲陸上交通基礎發展項目，泛亞鐵路和亞洲高速公路網被納入其中。1994-1995年，對亞洲北部進行的可行性研究基本確定了泛亞鐵路北部通道的框架。隨後幾年中，對南線和東南亞線路和北南線的可行性研究也相繼完成。
20世紀90年代末期，隨著泛亞鐵路路線確認工作接近尾聲，聯合國經濟社會委員會以及泛亞鐵路相關國家決定採取實質性措施，測試泛亞鐵路運轉能力。從2003年11月到2004年7月，一系列示範運行在中國天津丶連雲港丶白俄羅斯布列斯特丶蒙古烏蘭巴托丶哈薩克阿爾瑪提以及俄羅斯納霍德卡港等地之間進行。通過這些試運行，確認各國有能力組織快速丶安全丶可靠的長距離貨物運輸。
2006年4月，經過多年的籌備和調研後，在印尼舉行的亞太經濟社會委員會第62屆大會上，《泛亞鐵路政府間協定》獲得通過，半年後的11月10日，泛亞鐵路涉及的28個國家中的18國在協定上正式簽字。協議於2009年6月11日正式生效，根據協定泛亞鐵路路線確定為北部丶南部丶南北部和東盟4條，總長度為8.1萬公里。
北部通道：連接歐洲和太平洋
途經德國丶波蘭丶白俄羅斯丶俄羅斯丶哈薩克丶蒙古丶中國至朝鮮半島。在波白邊界（由標準軌至1520毫米闊軌）丶中哈邊界及中蒙邊界（由1520毫米闊軌至標準軌）換軌。此線與現有目前將貨物由遠東經莫斯科運送到歐洲的西伯利亞鐵路多數重疊。南韓貨物因北韓的政治因素須經海路運至符拉迪沃斯托克（海參崴）上火車。
南部通道：連接歐洲和中南半島
途經土耳其丶伊朗丶巴基斯坦丶印度丶孟加拉丶緬甸丶泰國，然後分別進入中國雲南，以及經馬來西亞進入新加坡。在伊巴邊界（由標準軌距至1676毫米闊軌）丶印緬邊界（由1676毫米闊軌至1000毫米窄軌）和中泰邊界（由1000毫米窄軌至標準軌）換軌。
南北通道：連接北歐與波斯灣
主線始於芬蘭赫爾辛基，穿越俄羅斯國土至里海，然後分成三條支線：西線經亞塞拜然丶亞美尼亞入伊朗西部；中線以火車輪渡經里海進入伊朗；東線經哈薩克斯坦丶烏茲別克斯坦和土庫曼斯坦入伊朗東部。三線在伊朗首都德黑蘭會合，最後抵達伊朗港口阿巴斯港。
東盟通道：連接中國與中南半島
即狹義的泛亞鐵路(英語：Pan-Asian Railway, PAR)。
泛亞鐵路計劃目前還在進行中，只有很少位於通道上的鐵路建成，目前已建成的路段有：
- 連接土耳其至伊朗的凡湖濱鐵路連接（通過凡湖的火車渡輪）
- 連接中國至哈薩克的土西鐵路及蘭新鐵路
- 連接伊朗至中亞的中亞鐵路及其支線
- 連接歐洲與亞洲的土耳其馬爾馬雷隧道
- 連伊朗扎黑丹及巴基斯坦巴姆的鐵路（需要轉軌）
- 連接巴基斯坦首都伊斯蘭瑪巴德丶印度首都德里及孟加拉首都達卡的鐵路網絡（整個印度次大陸鐵路網絡使用寬軌），從技術上可引入由土耳其伊斯坦堡到孟加拉達卡的鐵路服務，但須在巴伊邊境的紮黑丹轉軌
鐵路網絡的大部分已由現存的歐亞陸橋連接，但目前有關國家尚不得不面臨統一技術標準，協調海關丶檢疫和安全檢查程式，籌措巨額建設資金，統一建設步伐的艱鉅任務。目前部份重要路段尚未動工，而且各地軌距不一也造成困難。典型例子是中國和西亞地區的標準軌距，要和前蘇聯加盟和國和印度的寬軌接軌，又要和中南半島諸國的米軌對接，以達到最佳的效益。
其他須考慮的標準還包括：
- 電氣化鐵路：25千伏交流電是1950年代起新的長途和重型電氣化鐵路世界標準
- 鐵路連接器：緩衝器及鏈丶Alliance或是SA2，可以採取轉換鉸鏈接駁
- 制動器：需要一套可以兼容電動和非電動的氣動制動系統
- 裝載限界及火車規格：確保最高效率的集裝箱裝載
- 信號系統：當信號系統以電子信號出現，必須使用機車上的設備讀取，否則在那裡的列車需要用基本設施進行通訊
- 電磁干擾：來自電動機車馬達的電磁波可能干擾部分信號系統
- 行車規則之間有差異
狹義的泛亞鐵路（東盟通道）
由於廣義的泛亞鐵路所涉及的問題和阻力太多，部份國家之間就自行訂定其標準，典型的例子有中國丶俄羅斯丶白俄羅斯丶蒙古國丶哈薩克斯坦丶烏茲別克斯坦等串連的亞歐大陸橋和第二條亞歐大陸橋，前文已作介紹。
現時一般所指的泛亞鐵路(英語：Pan-Asian Railway, PAR)是由中國雲南省和廣西壯族自治區向中南半島諸國伸延的幾組鐵路，由於當時覆蓋整個亞洲大陸的鐵路計劃面臨阻礙，中國和中南半島諸國獨自商討興建規模較小的東盟通道，後來以泛亞鐵路代名。
中國與中南半島部份國家之間，早在1911年就有連接越南的滇越鐵路通車，而連接緬甸的滇緬鐵路曾於1938年修建，後因第二次世界大戰時局勢危急，於1943年忍痛炸毀，但由此可見各方均有修建鐵路的意願和需求。
1995年12月，時任馬來西亞總理馬哈蒂爾在東盟第五屆首腦會議上，提出修建一條超越湄公河流域範圍，從馬來半島南端的新加坡，經馬來西亞丶泰國丶越南丶緬甸丶柬埔寨到中國的「泛亞鐵路」倡議，立即得到東盟首腦和中國政府的認同。鐵路計劃三十年內完成，總投資估計超過20億美元，中國計劃投資128億元人民幣。1999年9月15日丶16日兩天，東盟在越南河內召開第五次交通部長會議，研討「泛亞鐵路」路網問題並簽署了諒解備忘錄，以增強東盟諸國間的交通連接。
泛亞鐵路由三條線組成，三條線都由昆明出發經不同路線至曼谷後用同一路線到新加坡。按照中國的《中長期鐵路網規劃》，2020年前將有三條連接中國與東南亞的線路建成通車，中方起屹點都設在雲南省會城市昆明，再加上現有連接中國和越南的鐵路，構成三線方案的多個工程項目：
一是東線方案，由昆明丶河內丶胡志明市丶金邊丶曼谷丶吉隆坡到新加坡。
工程包括：中國境內的昆玉河鐵路丶中越鐵路丶柬埔寨鐵路到泰國首都曼谷。
二是中線方案，由昆明丶祥雲（大理）丶臨滄丶尚勇丶萬象丶曼谷丶吉隆坡到新加坡。
工程包括：中國境內的玉磨鐵路丶中老鐵路丶中泰鐵路丶連接曼谷及馬來西亞首都吉隆坡的泰馬高鐵丶連接吉隆坡到新加坡的新馬鐵路。
三是西線方案，由昆明丶瑞麗丶仰光丶曼谷丶吉隆坡到新加坡。
工程包括：中國境內的大瑞鐵路丶中緬鐵路丶泰緬鐵路。
逐步解決建設問題
即使減少了所涉及的國家數目，但泛亞鐵路的建設難題並不會自動消失，而有賴於各方的通力合作。
雖然由中南半島通往雲南的鐵路存在很久，但多數是米軌（軌距1,000mm）與中國的標準軌(1,435mm)並不相通。當前，中國擁有世界最強修建鐵路的能力、製造先進設備的技術、高效管理路網運營的經驗，處於世界上一流的水平。各國均同意接受標準軌為路軌的闊度，建成後可以無需要換軌，車速也可以獲得大幅提升。
另外一項較難解決的是鐵路制式，中國鐵路的標準與歐盟標準相似，但部份國家均考慮與日本新幹線製式比較，其中越南至今仍未決定是否採用新幹線製式，泰國在多翻決策之下，同時採用中國和日本的製式，其中曼谷至清邁將採用日本製式，而由曼谷至廊開則採用中國製式，並且分四段興建。
至於緬甸，本來已在2011年中國鐵路工程總公司和緬甸鐵道運輸部簽署中緬鐵路諒解備忘錄。然而日本在2014年宣布無償援助緬甸78億日元（約合人民幣4.72億元）幫助修建鐵路等設施，致令2014年緬甸擱置計劃。
進展較為順利的是中老鐵路，老撾同意使用中國製式興建，並已於2015年奠基開工。
至於通關、邊檢、安全檢查，由於中國和諸國已經落實了公路交通通過邊界的各種協議，到鐵路通車時可參照實施。
至於項目融資，中國政府積極在各計劃提供貸款，甚至曾出現過「大米換高鐵」的貿易融資方式，而為長遠地解決問題，更成立亞洲基礎設施投資銀行（簡稱亞投行）作為專責的融資渠道。