Nagano es un centro ferroviario del centro de Japón en el Hokuriku Shinkansen, situado entre el área de Tokio y la región de Hokuriku. La ciudad cuenta con una estación principal de tren de larga distancia, Nagano Station, además de paradas locales adicionales utilizadas por servicios ferroviarios regionales y privados. JR East, JR Central, Shinano Railway y Nagano Electric Railway dan servicio a la ciudad.
Los servicios de tren desde Nagano incluyen trenes bala Hokuriku Shinkansen, trenes interurbanos Limited Express Shinano, servicios regionales de JR East en la línea Shinonoi, trenes locales de Shinano Railway y servicios de Nagano Electric Railway hacia el norte de la prefectura de Nagano. Nagano Station es la principal estación para los trenes de larga distancia desde Nagano y para la mayoría de los billetes de tren reservados en línea.
Las rutas ferroviarias desde Nagano se dirigen al sureste hacia Tokio y Ueno, al noroeste hacia Toyama y Kanazawa, al sur hacia Matsumoto y Nagoya, y al norte hacia Myoko-Kogen y destinos locales en la cuenca de Nagano. Los enlaces regionales también conectan Nagano con Ueda, Karuizawa y Yudanaka. Reserva trenes desde y hacia Nagano en línea en Rail Monsters.