糖鐵車輛依材質來分，可分成木造車與鋼皮車，早期車輛多為木造；依車軸配列來分，可分為固定軸車與轉向架車；而依用途來分可主要分成客車與貨車。以下將依用途、功能再詳加介紹：

機車

即火車頭，負責牽引列車的車輛。臺灣日治時期與民國時期初期主要使用的是蒸汽機車，後來蒸汽機車逐漸被內燃機車給淘汰。日治時期各糖廠自訂機車編號，戰後由於均由台糖所接收，故有統一編號的需要，此外由於1948年大量購入比利時製蒸汽機車與順風牌內燃機車，也有新增編號的需要，台糖公司遂在1952年應政府要求重新編號整理[3]:36。當時的編號從1編到750，1到4號是給軌距610公釐的機車（用於埔里糖廠等地），5到19號是1067公釐的機車（可與臺鐵銜接，多為臺灣總督府鐵道部的二手車），20到39號是日本車輛製作的內燃機車，40到99號是留給順風牌內燃機車（40－54）[3]:36以及戰後自製的FWD機車（1952年起製造，55－66號）、GMC機車（1954年起製造，67－86號），100到199號為兩動輪的tank蒸汽機車（0-4-0、0-4-2、0-4-4），這批機車因為牽引力不足，所以被列為優先淘汰，自1977年起為德馬牌內燃機車的編號直接覆蓋（101－191號）；200到499號為0-6-0型tank蒸汽機車，主要製造者有比利時、日本車輛、臺灣機械等等；500到599號為0-6-2型tank蒸汽機車，600到649號為0-6-0型有煤水車的tender蒸汽機車，650到699號為0-6-2型有煤水車的tender蒸汽機車，700到750號為0-8-0型的tank蒸汽機車。

而在這之後台糖又購置了溪州牌（901－950）、金馬牌（951－954）、日立牌（801－854）、德馬牌等內燃機車，到2010年左右時，台糖主要仍使用的為德馬牌與日立牌的機車。

客車

糖鐵的客車可分為需要機車牽引的一般客車與自身具有動力的內燃客車兩種，另外給高級長官巡視時乘坐的巡道車也算是一種客車。內燃客車在日治時期已經出現，使用汽油為燃料，車廂結構仍如同一般的木造客車。二次大戰後，台糖使用的內燃客車為勝利號與成功號汽油客車，後來由台糖農業工程處改造為柴油客車，此外當臺鐵使用光華號時，台糖便在1968年開行車體模仿光華號的平等號客車，不過到了1980年時平等號也改為台糖標準的藍色車體。而在部分糖鐵觀光化之後，觀光列車使用從甘蔗車改造的客車，四面由欄桿圍著，裡頭擺置長條椅。

貨車

糖鐵的貨車種類繁多，大致上可以分成五種：

1.蔗箱車與甘蔗車：均為用來搬運甘蔗的車輛，兩者的差異在於甘蔗車左右兩側沒有柵欄，而蔗箱車四面均用鐵皮或鐵絲圍住。甘蔗車是早期人工採蔗時常用的車輛，後來主要用來搬運蔗渣與糖包。蔗箱車則是後來主要的甘蔗搬運用車，乃配合機械自動化設計，此外過去曾將兩臺蔗箱車合併改造成飼料車，搬運台糖養魚、養豬用的飼料。

2.守車：多掛在列車最後一節，供車長或蔗農乘坐，同時也是車尾的標誌，如果在列車行駛時沒有看到守車，那麼便可發現後面有車輛脫勾。

3.無蓋貨車（敞車、平車）：敞車為左右兩邊有低矮側板（半公尺到一公尺高）的無蓋貨車，俗稱低邊車，而甘蔗車也可視為是一種敞車，而平車則是只有底盤的車輛。

4.有蓋貨車（篷車）

5.水罐車與糖蜜罐車：水罐車是昔日裝水來增加蒸汽機車續航力的車輛，蒸汽機車被內燃機車取代後，有水罐車被改成蒜頭糖廠蔗埕文化園區的澆水車。糖蜜車則是運載糖蜜的罐車。

其他

除了上述各種機車與客貨車外，台糖還有其他因工作需要而使用的車輛，如砸道機、道班車等，另外也有像甘蔗輸送車、濾泥材料列車等糖業鐵路特有的車輛。

車票

台糖的糖鐵客運車票分成普通乘車票、定期乘車票、回數乘車票、團體乘車票與孩童票，而為了與公路客運競爭，回數票與定期票多半或打八到六折，而以七折最常見，學生的定期票又給予更多的優惠。各種車票的簡介如下：

臺灣糖業鐵路支線-1980年前臺灣糖業鐵路 

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