Barcelona hat mehrere wichtige Bahnhöfe, die die Stadt mit Regionen in ganz Spanien und darüber hinaus verbinden. Der Hauptbahnhof, Barcelona Sants, der sich im Stadtteil Sants-Montjuïc befindet, bedient Hochgeschwindigkeitszüge (AVE) zu Städten wie Madrid und nach Frankreich. Er ist ein wichtiger Knotenpunkt für sowohl Fern- als auch Regionalzüge. Ein weiterer bedeutender Bahnhof ist Passeig de Gràcia, der im Stadtteil Eixample liegt, der ebenfalls Hochgeschwindigkeitszüge und Regionalverbindungen betreibt und Anschlüsse an das lokale Schienennetz bietet. Girona und Clot-Aragó sind kleinere Bahnhöfe, die hauptsächlich lokale Zugverbindungen zu den umliegenden Gebieten anbieten, aber dennoch wichtig für Pendler sind. Die Estació de França, die im Stadtteil Barceloneta liegt, konzentriert sich auf Regionalzugdienste und bietet eine einzigartige historische Atmosphäre. Während alle Bahnhöfe in Größe und Service variieren, spielt jeder eine entscheidende Rolle bei der Unterstützung der Verkehrsinfrastruktur Barcelonas.