Một trong những thành công nổi bật của bài thơ Tiếng hát con tàu là nghệ thuật sáng tạo hình ảnh. Có những hình ảnh được xây dựng theo thủ pháp tả thực, song tiêu biểu là những hình ảnh - biểu tượng chứa đựng những khái quát triết lí sâu sắc, thể hiện chất riêng của phong cách thơ Chế Lan Viên.
Trong dòng hồi nhớ, những hình ảnh tả thực gắn liền với những kỉ niệm kháng chiến, là hình bóng của con người và thiên nhiên Tây Bắc đã in sâu trong kí ức nhà thơ: Chiếc áo nâu anh mặc đêm công đồn; Lửa hồng soi tóc bạc; bản sương giăng, đèo mây phủ; Vắt xôi nuôi quân em giấu giữa rừng,... Như thế, kỉ niệm đã hiện hình bằng những chi tiết xác thực.
Ngay nhan đề của bài thơ đã là một hình ảnh biểu tượng: Tiếng hát con tàu. Biểu tượng về khát vọng và niềm hân hoan lên đường này có cơ sở từ thực tế: những năm 1958
1960 có một cuộc vận động lên Tây Bắc xây đựng kinh tế miền núi. Chỉ có điều là vào thời điểm ấy chưa hề có đường tàu và con tàu lên Tây Bắc. Cho nên, Tây Bắc ở đây không chỉ dừng lại ở ý nghĩa một địa danh cụ thể mà nó còn có ý nghĩa biểu trưng cho cuộc sống của nhân dân, là mảnh đất lớn chứa đựng nhiều hứa hẹn, nơi khởi nguồn của mọi cảm hứng nghê thuật chân chính. Chúng ta còn bắt gặp nhiều hình ảnh được xây dựng theo phương thức ẩn dụ như thế trong suốt bài thơ: gió ngàn đang rủ gọi; vầng trăng; trái đầu xuân; Mẹ yêu thương; Mùa nhân dân giăng lúa chín; mẹ của hồn thơ; vàng ta đau trong lửa; Mặt hồng em trong suối lớn mùa xuân,... Những hình ảnh biểu tượng kích thích trí tưởng tượng, suy ngẫm của người đọc để tạo ra những liên tưởng sâu xa, bất ngờ. Bên cạnh đó, người đọc còn thấy hàng loạt các hình ảnh so sánh độc đáo: ơi kháng chiến! Mười năm qua như ngọn lửa - Mười năm sau còn đủ sức soi đường; Con gặp lại nhẫn dân như nai về suối cũ - cỏ đón giêng hai, chim én gặp mùa - Như đứa trẻ thơ đói lòng gặp sữa - Chiếc nôi ngừng bỗng gặp cánh tay đưa; Anh bỗng nhớ em như đông về nhớ rét
Tình yêu ta như cánh kiến hoa vàng,... Những hình ảnh so sánh sinh động, liên tiếp, trùng điệp như thế có tác dụng trực tiếp thể hiện, cụ thể hoá những ý nghĩa vốn trừu tượng: ý nghĩa lớn lao của cuộc kháng chiến chống Pháp đối với sự sống nhân dân nói chung, người nghệ sĩ nói riêng; mối quan hệ khăng khít, máu thịt giữa nghệ thuật với cuộc sống nhân dân, đất nước; nỗi nhớ, tình yêu,...
Qua Tiếng hát con tàu, có thể khẳng định: sức mạnh lay động của thơ Chế Lan Viên chính là nghệ thuật sáng tạo hình ảnh giàu ý nghĩa biểu tượng.