铁路隧道结构由主体建筑物和附属建筑物两部分组成。
隧道的主体建筑物是为了保持隧道的稳定，保证列车的安全运行而修建的，它由洞身衬砌和洞门组成。在洞口容易坍塌或有落石危险时则需要加筑明洞。隧道的附属建筑物是为了养护、维修工作的需要以及供电、通信等方面的要求而修建的，它包括：防排水设施；大小避车洞；电缆槽；长大隧道的通风道和通风机房；根据电讯传输衰耗和通信设计要求而设置的无人增音站洞；在电气化铁路上，当隧道较长或在隧道群地段，为了将接触线和承力索进行锚固而设置的下锚装置；用于存放维修接触网用的绝缘梯车的专门洞室（绝缘梯车洞）等等。隧道内需设置何种附属建筑物，应根据具体情况决定。
