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철도 및 지하철기관사는 여객과 화물을 수송하기 위해 열차를 운전한다. 소속기관에 따라 운행 열차는 상이하다.

한국철도공사(코레일)에 소속된 철도기관사는 고속차량, 일반차량, 전동차 등을 운전하며, 도시철도(지하철) 운영기관에 소속된 전동차 기관사는 해당 운행구간에서 전동차를 운전한다.

철도는 현재 경부선, 호남선, 전라선, 경인선, 중앙선, 태백선 등 전국으로 뻗은 선로를 따라 운행된다. 2004년 고속철도(KTX)가 개통되면서 철도산업의 경쟁력을 강화하고 공공성을 확보하기 위하여 한국철도공사에서 철도운행을 담당하고 있다. 도시철도(지하철)는 수도권, 부산, 대구, 광주, 대전 등의 도시에서 운행되고 있는데 서울과 경기 인근 지역에서는 1~9호선, 분당선, 경춘선, 경의선, 인천선 등이 운행되고 있다. 지역마다 해당 전동차의 운행을 담당하는 공사(서울메트로, 부산교통공사, 대구광역시지하철공사, 광주도시철도공사, 대전광역시도시철도공사 등)가 각기 다르다.

철도기관사는 차량의 종류 및 운행노선에 따라 1인 또는 2인(부기관사)이 승무한다. 열차 시간에 따라 각기 정해진 시간에 출근하여 건강 상태, 음주 여부 확인과 같은 승무 적합성 검사를 받고 운행노선의 서행 및 지시사항을 숙지한다.

이후 자신이 운행할 차량을 인수하여 차량 상태 점검, 각종 기기와 안전장치에 대한 기능검사, 제동검사 등을 실시한다.

운전 시 철도 신호에 따라 정해진 규정을 준수하면서 열차를 운전하며, 운행 중 수시로 속도계 등 각종 계기를 확인하고, 열차의 전방과 후방, 통행인, 선로의 상태 등 열차운행 조건을 살핀다. 열차가 시간표에 맞게 운행되도록 노력해야 하며 정차역에서는 승객이 안전하게 승하차 할 수 있도록 정지 위치에 맞춰 정차한다.

전동차는 차량의 연결량 수나 무인운전이 가능한 자동운전시스템 구비 여부 등에 따라 무인전동차, 기관사 혼자 승무하는 1인 승무제 운영 전동차, 차장이 승무하는 2인 승무제 운영 전동차가 있다. 전동차기관사는 철도기관사와 비슷한 업무를 하지만, 운행구간이 짧고 앞차와의 간격이 좁은 관계로 안전거리 확보가 특히 중요하다. 출퇴근 시에는 도시 지하철이 매우 혼잡하므로 정지 위치를 정확히 맞춰야 하는 등 승객의 안전한 승하차에 유의하여야 한다.

기관사의 주 업무장소는 움직이는 열차의 운전실이다. 지하철기관사는 대부분 지하구간을 운행하므로 환기나 소음문제로 어려움을 겪게 된다. 기관사의 근무형태는 매월 수립되는 열차운행시간표에 따라 주야간, 주말 등에 관계없이 교대 근무하는 교번근무제이다. 일반적인 교대근무와 달리 근무일정이 상당히 불규칙하기 때문에 생체리듬을 유지하는 것이 중요하며, 열차 운행 중에는 사고가 발생하지 않도록 항상 주의를 기울여야 한다. 사고가 발생했을 경우 시간적 압박을 느끼면서 신속한 사후처리를 해야 하기 때문에 강박감을 느낄 수 있다. 야간운행 등에 따른 육체적인 피로와 정신적 스트레스가 있을 수 있으며, 기관사에게도 일근자(오전 9시~오후 6시 근무자)와 비슷한 근무시간이나 휴일 등의 근로조건을 부여하고 있으며, 야간근무 시에는 최소 4~5시간의 수면시간을 확보하도록 하고 있다.