西安是中国华北、华东、中南、中原沟通西南、西北地区的铁路交通枢纽，陇海铁路穿境而过。东有西（安）候（马）线，西北与宝（鸡）天（水）线、兰（州）新（疆）线相接，西南与宝（鸡）成（都）线相连，境内有西（安）延（安）线、西（安）韩（城）线、西（安）余（下）线、咸（阳）铜（川）线等铁路网络。正在修建的有西安至安康、西安至包头、西安至平凉的铁路。

其中西安至北京的K41/42次、西安至长春的125/126次、西安至广州的85/86次、西安至武汉的207/228次和过往的北京西至成都的7/8次、北京西至兰州、西宁的75/76次为特快空调车。西安至郑州的Y201/Y202次为双层空调旅游列车，西安至兰州的107/108次为旅游列车。

西安火车站距市中心6公里，交通十分方便。每天有110列火车进出西安站，从西安始发的列车有37列，日客流量达三万人次。西安早已使用电脑联网定票，可通过电话预定国内各站点30日内车票，十分方便。