Основными направлениями деятельности ОСЖД являются:
развитие и совершенствование международных железнодорожных перевозок, прежде всего в сообщении между Европой и Азией, включая комбинированные перевозки
формирование согласованной транспортной политики в области международных железнодорожных перевозок, разработка стратегии деятельности железнодорожного транспорта и стратегии деятельности ОСЖД;
совершенствование Международного транспортного права, ведение дел по Соглашению о международном пассажирском сообщении (СМПС), Соглашению о международном железнодорожном грузовом сообщении (СМГС) и по другим правовым документам, связанным с международными железнодорожными перевозками;
сотрудничество по решению проблем, связанных с экономическими, информационными, научно-техническими и экологическими аспектами железнодорожного транспорта;
разработка мероприятий по повышению конкурентоспособности железнодорожного транспорта по отношению к другим видам транспорта;
сотрудничество в области эксплуатации железных дорог и технических вопросов, связанных с дальнейшим развитием международных железнодорожных перевозок;
сотрудничество с международными организациями, занимающимися вопросами железнодорожного транспорта, включая комбинированные перевозки.