Xi'an es uno de los principales nudos ferroviarios del interior de China, situado donde confluyen los corredores de alta velocidad este-oeste y norte-sur con las rutas hacia el noroeste. La ciudad cuenta con dos estaciones de pasajeros principales: la estación de tren Xi'an Norte, para servicios de alta velocidad, y la estación de tren Xi'an, para trenes convencionales de larga distancia y regionales. China Railway opera los servicios interurbanos, de alta velocidad y nocturnos de la ciudad.
Los trenes desde Xi'an incluyen servicios de alta velocidad de categoría G en las líneas de alta velocidad Zhengzhou-Xi'an, Xi'an-Chengdu y Xuzhou-Lanzhou, además de trenes de categoría D y servicios convencionales Z, T y K. La estación de tren Xi'an Norte gestiona la mayoría de las salidas de alta velocidad, mientras que la estación de tren Xi'an sigue siendo importante para los trenes regulares por Shaanxi y las rutas nocturnas más largas.
Las rutas ferroviarias desde Xi'an se dirigen al este hacia Zhengzhou, Luoyang, Nankín, Shanghái y Hangzhou, al norte hacia Pekín y Taiyuan, al suroeste hacia Chengdu y Chongqing, y al oeste hacia Lanzhou, Xining y Urumqi. Reserva trenes desde y hacia Xi'an en línea en Rail Monsters.