Loại tàu cổ điển sử dụng than, đốt lò tạo hơi nước, nên gọi là "tàu hỏa" (sau này có động cơ di‌esel hoặc động cơ điện ta vẫn quen gọi là là "tàu hỏa").

Loại tàu tự vận hành chủ động chạy ngược dốc nhờ có bánh răng to ở giữa, như bánh chủ động của xe tăng, đưa toa hàng tiến lên bằng cách dùng bánh răng "cài" vào băng xích rất to, đặt giữa hai thanh ray. Khi tàu xuống dốc có hệ bánh xe giảm tốc "ghìm" toa xe xuống từ từ.

Loại tàu vận hành thụ động dựa vào hệ thống ray đỡ, tời kéo, thông qua ròng rọc và các sợi cáp kéo toa tàu lên cao. Việc cuộn và nhả cáp nhờ động cơ di‌esel hoặc động cơ điện.

Để tiết kiệm năng lượng, người ta khéo bố trí hai tuyến ray, khi toa hàng số 1 tụt xuống chân dốc, dây cáp được nối với toa số 2 như một đối trọng, hỗ trợ kéo lên.

Những tuyến ray của "tàu hỏa leo dốc" lượn trên các sườn núi hiểm trở, phục vụ du lịch thắng cảnh, giúp đưa vật liệu, tiếp tế hàng lên núi cao, thay vì phải chở bằng sức người, gia súc hoặc xe cộ lên xuống khó khăn.

Tàu hỏa leo núi  Katoomba Scenic Railway ở Australia thu hút du lịch tư nhân, tuyến đường ray có độ dốc 52 độ .

Tại một núi cao 3.500m ở Bern, Thụy Sĩ, người ta xây dựng một đường sắt độ dốc 66 độ, toa khách chở tối đa 60 người cùng một lúc, lên đến độ cao cần thiết chỉ trong mất non nửa giờ.

Ở Việt Nam, cuối tháng 4/2014, Tập đoàn Sun Group đã chính thức khai trương và đưa vào hoạt động tàu hỏa leo núi tại khu du lịch Bà Nà, Đà Nẵng.

Đây là tàu hỏa leo núi đầu tiên tại Việt Nam, sử dụng công nghệ kéo cáp thụ động. Hệ thống có sức chứa 80 người/cabin, đạt vận tốc 5m/giây, di chuyển trên đường ray chỉ dài 400m. Công suất vận hành có thể lên đến 1.600 khách/giờ.