Sebuah kereta api gunung berjalan di atas gunung yang gradiennya curam. Agar kereta api dapat melewati lereng terjal seperti itu, banyak metode pendakian bukit yang berbeda dapat digunakan. Metode yang paling sering digunakan adalah rel rak, rel kabel, dan rel kabel.
Kereta api normal beroperasi berdasarkan prinsip adhesi. Gesekan antara roda dan rel cukup besar sehingga daya yang disalurkan ke roda menyebabkan kereta api bergerak. Gesekan berhenti menjadi efisien saat mencapai kemiringan sedang dan berhenti bekerja sepenuhnya pada lereng yang lebih curam. Akibatnya teknik lain digunakan oleh kereta api gunung untuk melintasi lanskap vertikal dekat.
Rel rak mengatasi dilema adhesi ini dengan menambahkan pengaturan rak dan pinion ke rel gunung. Ini adalah metode penggerak lokomotif, tidak seperti yang lain, di mana rel ketiga dipasang di antara dua rel normal, yang dapat dipegang kereta dengan roda gigi, atau roda gigi, yang dipasang di bawahnya. Rel tengah ini disebut rel rak dan memiliki gigi yang naik baik dari permukaan atas atau dari sisinya. Roda gigi dipasang di bagian bawah kereta yang dikunci dengan rel rak. Hasilnya adalah rel gunung sederhana yang mencegah kereta api kehilangan cengkeramannya saat berlari naik dan turun bukit.
Kereta api kabel adalah jenis kereta api gunung dengan kereta api yang dipasang melalui kabel ke mesin stasioner yang berada di tempat tujuan yang ditinggikan. Sering terjadi bahwa kereta api ini tidak terpasang secara permanen pada kabel. Kabel dan mobil dapat dialihkan dari trek ke trek sesuai kebutuhan. Kereta tidak menggunakan mesin lokomotif dengan desain ini. Kereta kabel paling sering digunakan di lokasi kerja seperti pertambangan dan penggalian.
Kereta api funicular mirip dengan kereta kabel. Ia juga menggunakan sistem pemasangan kabel untuk memindahkan mobilnya ke atas dan ke bawah rel gunung. Tidak seperti kereta kabel, kabel funicular dipasang pada dua mobil, atau trem, dengan berat yang sama. Saat yang satu bergerak ke atas lereng, yang lain turun, masing-masing menyeimbangkan yang lain dan mencegah segala jenis gerakan drastis. Akibatnya, sangat sedikit energi yang dibutuhkan untuk menggerakkan kereta dan sebuah katrol bertenaga listrik sederhana mampu menggerakkan kedua gerbong di atas rel gunung.