Atami es un importante nudo ferroviario en el corredor Tokaido de Japón, situado entre el área de Tokio y el centro de Japón. La ciudad cuenta con una estación principal de tren de larga distancia, Atami Station, además de paradas ferroviarias locales como Kinomiya. JR Central presta servicio a Atami en el Tokaido Shinkansen, mientras que JR East opera líneas convencionales que conectan la ciudad con Kanagawa, Shizuoka y la península de Izu.
Los trenes desde Atami incluyen servicios de alta velocidad del Tokaido Shinkansen, servicios de tren expreso limitado de JR East como Odoriko y Saphir Odoriko, y trenes locales regulares en la Tokaido Line y la Ito Line. Atami Station es la principal estación de tren para billetes que implican Tokio, Yokohama, Mishima, Nagoya, Ito e Izukyu-Shimoda, con los trasbordos entre Shinkansen y servicios convencionales gestionados en el mismo complejo de estaciones.
Las rutas ferroviarias desde Atami van hacia el este, en dirección a Tokio, Shinagawa y Yokohama, hacia el oeste, en dirección a Mishima, Shizuoka, Nagoya y Kioto, y hacia el sur, en dirección a Ito y la península de Izu. Los trenes a Atami también convierten la ciudad en un punto de transbordo para los viajeros que se desplazan entre el Tokaido Shinkansen y los servicios regionales de Izu. Reserva trenes desde y hacia Atami en línea en Rail Monsters.