Noboribetsu se encuentra en la línea principal Muroran de JR Hokkaido en el sur de Hokkaido, entre Tomakomai e Higashi-Muroran. La ciudad tiene una estación ferroviaria interurbana principal, Noboribetsu Station, que funciona como parada de trenes exprés limitados y locales, en lugar de terminal. Su papel ferroviario está vinculado al corredor Sapporo - Hakodate, una de las rutas ferroviarias convencionales más importantes de Hokkaido.
Los trenes desde Noboribetsu incluyen servicios exprés limitados de JR Hokkaido como Hokuto en el eje Sapporo - Hakodate, servicios Suzuran hacia Sapporo y Muroran, y trenes locales a lo largo de la línea principal Muroran. La red Shinkansen de Japón no llega a Noboribetsu; el acceso en tren de alta velocidad requiere viajar vía Shin-Hakodate-Hokuto en el sur de Hokkaido.
Las rutas ferroviarias desde Noboribetsu se dirigen al noreste hacia Tomakomai, Minami-Chitose, conexiones con el aeropuerto de New Chitose y Sapporo, y al suroeste hacia Higashi-Muroran, Toya, Oshamambe, Shin-Hakodate-Hokuto y Hakodate. Para los viajes regionales, los trenes locales de JR Hokkaido conectan Noboribetsu con estaciones cercanas del área de Muroran. Reserva trenes desde y hacia Noboribetsu en línea en Rail Monsters.