La sous-direction des services ferroviaires élabore et met en œuvre la réglementation des opérateurs et services de transport ferroviaire en vue de développer l'usage du train.

 Elle assure le suivi du marché des services de transport ferroviaire.

 Elle élabore et met en œuvre les politiques de report modal et de développement du fret ferroviaire.

 Elle élabore et met en œuvre la réglementation des transports ferroviaires et, pour l'Ile-de-France, celle relative aux transports collectifs.

 Elle programme et gère les opérations contractualisées d'infrastructures de transport ferroviaire et collectif en Ile-de-France.

 Elle assure la dévolution, le suivi et le contrôle des contrats de délégation relevant de l'Etat concernant le transport ferroviaire.

 Elle assure la tutelle de la Société du Grand Paris et de la Régie autonome des transports parisiens.

 Elle exerce les missions d'autorité organisatrice des trains d'équilibre du territoire.