Melbourne vertebra la red ferroviaria de pasajeros de Victoria, con líneas regionales que convergen en Southern Cross desde los corredores occidental, septentrional y oriental del estado. Southern Cross es la principal terminal regional e interestatal, mientras que Flinders Street, Footscray y Richmond ofrecen puntos adicionales de embarque regional en rutas seleccionadas. V/Line opera trenes regionales victorianos, NSW TrainLink ofrece la conexión con Sídney y Journey Beyond opera The Overland a través de la frontera con Australia del Sur.
Los servicios incluyen trenes regionales de cercanías, servicios victorianos de media y larga distancia, y trenes interestatales con opciones de viaje diurnas o nocturnas. Melbourne no dispone de un servicio ferroviario de alta velocidad operativo. Southern Cross es la principal estación de tren para comparar salidas interurbanas y comprar billetes de tren, aunque la estación correcta de embarque depende del servicio seleccionado. El aeropuerto de Melbourne no tiene conexión ferroviaria para pasajeros; los autobuses del aeropuerto enlazan sus terminales con Southern Cross.
Los trenes desde Melbourne se dirigen al suroeste hacia Geelong y Warrnambool, al oeste hacia Ballarat y Adelaide, al noroeste hacia Bendigo y al noreste hacia Albury y Sídney. Los servicios del este siguen el corredor de Gippsland. Los trenes a Melbourne llevan a los pasajeros a la misma red ferroviaria central, con servicios de conexión disponibles para trayectos más allá de la ciudad. Reserva en línea trenes desde y hacia Melbourne en Rail Monsters.