Ein zentrales Element in "Train Sim World 3" ist die detaillierte Nachbildung der Züge. Jedes Fahrzeug wurde in enger Zusammenarbeit mit den Herstellern und Eisenbahngesellschaften entwickelt, um sicherzustellen, dass es so realistisch wie möglich aussieht und sich genauso steuert. Spieler können Züge wie den deutschen ICE 1, die britische Class 395 oder den amerikanischen ES44C4 Diesel steuern, wobei jeder Zug seine eigenen spezifischen Herausforderungen bietet.
Die Fahrerkabinen der Züge sind dabei besonders beeindruckend, da sie bis ins kleinste Detail nachgebildet wurden. Alle Schalter, Hebel und Anzeigen funktionieren wie im echten Leben, was bedeutet, dass Spieler eine steile Lernkurve durchlaufen, um die verschiedenen Züge sicher steuern zu können. Für Einsteiger gibt es allerdings auch vereinfachte Modi, die es ermöglichen, sich nach und nach in die Steuerung der Züge einzuarbeiten.
Ein weiteres technisches Highlight ist die verbesserte Physik-Engine, die es ermöglicht, die Auswirkungen von Wetter, Gelände und Geschwindigkeit auf den Zugbetrieb realistisch zu simulieren. Besonders auffällig wird dies bei extremen Wetterbedingungen wie starkem Regen oder Schnee, die das Bremsverhalten und die Haftung der Züge beeinflussen.