Semboku se sitúa en el corredor ferroviario de JR East entre Morioka y Akita, lo que otorga a la ciudad un papel importante en el interior de la prefectura de Akita. La ciudad cuenta con varias estaciones de pasajeros, y las estaciones de Kakunodate y Tazawako gestionan el principal tráfico interurbano. El Akita Shinkansen utiliza el mismo corredor, por lo que los billetes de tren para Semboku pueden incluir tanto opciones de Shinkansen como de ferrocarril regional.
Los trenes desde Semboku incluyen servicios Akita Shinkansen Komachi, trenes locales y regionales de JR East en la línea Tazawako y conexiones hacia la línea principal Ou en Omagari. La estación de Kakunodate es la principal estación de tren para el centro de Semboku, mientras que la estación de Tazawako da servicio a la parte oriental de la ciudad, en el lado de Morioka de la línea.
Las rutas ferroviarias desde Semboku van hacia el este, a Morioka y el Tohoku Shinkansen; hacia el oeste, a Omagari y Akita; y hacia el sur mediante conexiones regionales hacia Yokote. Los viajeros de larga distancia suelen utilizar Kakunodate o Tazawako para ir a Tokio, Sendai, Morioka, Akita y Omagari. Reserva trenes desde y hacia Semboku en línea en Rail Monsters.