Barcelona tiene una de las mejores redes ferroviarias, tanto del Estado Español como de Europa. Llegar a Barcelona en tren no es la opción más económica, puesto que actualmente viajar en avión resulta a menudo más barato y siempre más rápido, pero aun así sigue siendo una alternativa muy usada por miles de pasajeros.
Actualmente, la estación principal de Barcelona es la de Sants, desde donde tienen origen y partida los convoyes con destino a las ciudades importantes del Estado Español y a muchas de las principales ciudades europeas, como, por ejemplo, París o Milán. Otras estaciones importantes son la estación de Francia, antigua estación central de estilo modernista, Cataluña y Sagrera. Todas ellas absorben a diario una gran cantidad de tráfico.
En un futuro próximo, la estación de Sagrera tomará el relevo de la estación de Sants como la estación principal de Barcelona. Con este fin se están llevando a cabo en la misma importantes obras de ampliación y adecuación para convertirla en una de las mejores de Europa.