Nan'yo liegt im Süden der Präfektur Yamagata am Korridor der Yamagata Shinkansen und bietet der Stadt direkte Bahnverbindungen in den Großraum Tokio sowie zu wichtigen Halten im Inland von Tohoku. Die Stadt verfügt über einen wichtigen Fernbahnhof, den Bahnhof Akayu, und wird von JR East sowie der Yamagata Railway bedient. Akayu ist der wichtigste Bahnhof für Zugtickets nach Nan'yo und in die umliegende Region Okitama.
JR East betreibt am Bahnhof Akayu die Yamagata-Shinkansen-Tsubasa-Verbindungen sowie Züge der konventionellen Ou-Main-Line. Die Yamagata Railway betreibt die Flower Nagai Line von Akayu in Richtung der lokalen Gemeinden im westlichen Teil der Region Okitama. In Nan'yo gibt es keinen eigenen Bahnanschluss zum Flughafen, daher nutzen Bahnreisende für den Flughafenzugang in der Regel Umstiege über Yamagata oder andere regionale Verkehrsknotenpunkte.
Bahnverbindungen von Nan'yo führen südlich nach Yonezawa, Fukushima, Koriyama und Tokio, nördlich nach Kaminoyama-Onsen, Yamagata und Shinjo sowie westlich auf der Flower Nagai Line nach Miyauchi, Nagai und Arato. Buchen Sie Züge von und nach Nan'yo online bei Rail Monsters.