Les wagons-citerne peuvent être isolés thermiquement ou non, pressurisés ou non, et conçus pour un chargement unique ou multiple. Les wagons non pressurisés ont leur robinetterie en partie basse sous la citerne pour le déchargement, et peuvent avoir un orifice d'entrée et un dôme, abritant différentes tuyauteries au sommet. Les wagons pressurisés ont une plaque de pression, avec toute la robinetterie dont des soupapes de sécurité, et un dôme cylindrique de protection au sommet. Le chargement et le déchargement se font par cette ouverture.

Les wagons à isolation thermique (qui peuvent aussi être équipés de systèmes de réchauffage ou de réfrigération) sont utilisés pour les transports de liquides devant être maintenus à une température donnée ou suffisamment fluides (fioul lourd, bitumes, etc.).

La cuve d'un wagon citerne est en général cloisonnée partiellement pour limiter les effets des mouvements du liquide qui peuvent compromettre la stabilité du wagon. Lorsqu'elle est cloisonnée totalement elle permet le transport de différents liquides.