Cádiz es el extremo occidental del principal corredor ferroviario de España, a través de la Bahía de Cádiz y la baja Andalucía. La ciudad cuenta con una principal estación de tren de larga distancia, Cádiz, respaldada por varias paradas ferroviarias locales en el área urbana. Renfe es el operador principal, con servicios Alvia, Media Distancia y regionales que conectan la ciudad con la red nacional a través de Jerez de la Frontera y Sevilla.
Los servicios desde Cádiz incluyen trenes intercity Alvia hacia Madrid utilizando infraestructura de alta velocidad en parte del recorrido, trenes Media Distancia por Andalucía y trenes regionales Cercanías que prestan servicio al corredor Cádiz-Jerez. La estación de tren de Cádiz es el principal punto para los trenes de larga distancia desde Cádiz, mientras que paradas cercanas como San Severiano y Segunda Aguada atienden los desplazamientos regionales locales dentro de la ciudad.
Las rutas ferroviarias desde Cádiz se dirigen al norte hacia Jerez de la Frontera y Sevilla, continúan hacia Córdoba y Madrid, y recorren la Bahía de Cádiz hacia San Fernando, Puerto Real y El Puerto de Santa María. Los trenes a Cádiz también ofrecen acceso desde el Aeropuerto de Jerez mediante la parada ferroviaria de la línea Cádiz-Jerez. Reserva trenes desde y hacia Cádiz en línea en Rail Monsters.