Kaminoyama es una parada ferroviaria en el sur de la prefectura de Yamagata dentro de la red de JR East. La principal estación de pasajeros de la ciudad es la estación Kaminoyama-Onsen, situada tanto en el Yamagata Shinkansen como en la línea principal Ōu. Su papel es regional más que metropolitano, vinculando Kaminoyama con la ciudad de Yamagata, Fukushima, Tokio y localidades a lo largo del corredor interior de Yamagata.
Los trenes desde Kaminoyama incluyen servicios Tsubasa en el Yamagata Shinkansen y trenes locales de JR East en la línea principal Ōu. La estación Kaminoyama-Onsen gestiona tanto servicios de larga distancia con asiento reservado como trenes locales para trayectos más cortos dentro de la prefectura de Yamagata. Kaminoyama no cuenta con un enlace ferroviario directo al aeropuerto, por lo que los viajeros en tren suelen hacer transbordo en Yamagata u otras estaciones regionales para continuar por carretera.
Las rutas ferroviarias desde Kaminoyama se dirigen al sur hacia Yonezawa, Fukushima, Utsunomiya, Omiya y Tokio, mientras que los trenes en dirección norte continúan hacia Yamagata, Tendo, Murayama y Shinjo. Los billetes de tren para Kaminoyama son útiles tanto para viajes locales dentro de la prefectura de Yamagata como para trayectos más largos de JR East hacia el corredor de Tokio. Reserva trenes desde y hacia Kaminoyama en línea en Rail Monsters.