臨時列車は基本的に線路が空いている時間を縫って運行される。このため一般には同一区間の定期列車よりも表定速度の遅い（所要時間の長い）列車が多い。また、定期列車とは車両や編成内容が異なる場合もある。
予定臨時列車.
ダイヤを作成する時点で定期列車と同様に運行時刻を定めている列車のことを予定臨時列車といい、特にある季節において定期的に運転される列車を季節列車と呼ぶ。
需要の変動が予想可能な場合に設定される。あらかじめ優等列車の待避や単線区間でのすれ違いなどを考慮してあるため、所要時間が延びやすい問題を解消できるが、線路輸送容量に余裕のない区間では予定臨時列車の設定により定期列車の待避やすれ違い待ちが増えたり、定期列車の時刻を若干前後させたりしなければならない（その場合は時刻表などで告知される）などの欠点がある。予定列車の運転日以外には同じダイヤで団体列車などが運行される場合もある。特定の曜日や時期に運行されることが多いので、おおむね定期列車に準じている。
季節列車・季節ダイヤ.
また、過去には季節により運行ダイヤそのものを変更させる場合もあった。
運転期日.
また、通年にわたり定期的に運転される臨時列車も存在する。
例えば、寝台特急「カシオペア」や「トワイライトエクスプレス」では、所定の編成が少ないため定期列車として運行できず、曜日を指定して運行していた。
毎日運転されていながら臨時扱いという列車もある。代表的な例として「リゾートしらかみ」（冬季除く）、新高岡駅停車の「かがやき」が挙げられる。
また、旅客需要を調べるため長期的に臨時列車を毎日運転する路線がある。
営業列車ではないが工事列車の回送や資材を運ぶ配給列車などが「毎日運転」の臨時列車として多数設定されている。現場の判断で弾力的に運転、運休が変更できるほか、日によって運転方向が異なるといった条件を吸収するのに都合がよいためである。
ただし、平日と休日などで異なるダイヤを組む場合には、平日のみ・休日のみ運行される列車などについても定期列車に分類する。
列車番号について.
過去には、以下のように割り振られていた。
運行経路.