Gorska železnica vozi čez goro, katere strmini so strmi. Da bi vlak lahko potoval po tako strmih pobočjih, je mogoče uporabiti številne različne metode plezanja. Najpogosteje uporabljene metode vključujejo regalno železnico, žičnico in tirno vzpenjačo.
Običajna železnica deluje na principu oprijema. Trenje med kolesi in tirnico je dovolj veliko, da moč, ki se prenaša na kolesa, povzroči premikanje vlaka. Trenje preneha biti učinkovito, ko dosežete srednji naklon in popolnoma preneha delovati na strmejših pobočjih. Zaradi tega gorske železnice uporabljajo druge tehnike za prečkanje v bližini navpičnih pokrajin.
Železniška tirnica rešuje to dilemo glede oprijema tako, da gorski železnici doda nastavitev z zobnikom. To je metoda, ki jo poganja lokomotiva, za razliko od drugih, pri kateri je med običajnima tirnicama nameščena tretja tirnica, ki ju lahko vlak prime z zobnikom ali zobniki, nameščenimi pod njim. Ta srednja tirnica se imenuje letev in ima zobe, ki se dvigajo bodisi z zgornje površine bodisi s strani. Zobniki so nameščeni na spodnji strani vlaka, ki se zaklenejo z tirnico. Rezultat je preprosta gorska železnica, ki preprečuje, da bi vlak izgubil oprijem med vožnjo navzgor in navzdol.
Žičnica je vrsta gorske železnice z vlakom, ki je preko kabla pritrjen na mirujoči motor, ki se nahaja na dvignjenem cilju. Pogosto se zgodi, da ti vlaki niso trajno pritrjeni na kabel. Kabli in avtomobili se lahko prestavljajo s tira na tir, kot se pojavi potreba. Vlak s to zasnovo ne uporablja motorja lokomotive. Žičnice se najpogosteje uporabljajo na deloviščih, kot so rudniki in kamnolomi.
Tirna vzpenjača je podobna žičnici. Za premikanje svojih avtomobilov po gorski železnici navzgor in navzdol uporablja tudi sistem, pritrjen na kabel. Za razliko od žičnice je žičnica vzpenjače pritrjena na dva avtomobila ali tramvaje enake teže. Medtem ko se eden premika po strmini navzgor, se drugi spušča navzdol, vsak drugega uravnoteži in prepreči kakršno koli drastično gibanje. Zaradi tega je za premikanje vlakov potrebno zelo malo energije in preprost škripec na električni pogon je sposoben premikati oba avtomobila po gorski železnici.