Le Mans se situe dans la partie ouest du réseau ferroviaire à grande vitesse français, où le corridor Atlantique en provenance de Paris se divise vers la Bretagne et les Pays de la Loire. La ville possède une principale gare voyageurs, Le Mans, desservie par SNCF Voyageurs via les services TGV INOUI, OUIGO et TER. Cette position fait de Le Mans une jonction ferroviaire entre Paris, Rennes, Nantes et les lignes régionales à travers la Sarthe.
Les services au départ de Le Mans comprennent des trains à grande vitesse sur les corridors Paris - Bretagne et Paris - ouest de la France, des trains régionaux TER Pays de la Loire et des liaisons TER Centre-Val de Loire vers la vallée de la Loire. La gare du Mans gère à la fois des services longue distance sur réservation de place et des trains régionaux pour les trajets plus courts à travers l'ouest de la France. Il n'existe pas de liaison ferroviaire aéroportuaire dédiée depuis Le Mans ; les voyageurs à destination d'un aéroport passent généralement par de plus grands hubs ferroviaires.
Les liaisons ferroviaires depuis Le Mans partent vers l'est en direction de Paris, vers l'ouest en direction de Rennes et de la Bretagne, vers le sud-ouest en direction de Nantes et Angers, et vers le sud en direction de Tours et de la vallée de la Loire. Les principales villes desservies incluent Paris, Rennes, Nantes, Angers, Laval et Tours. Réservez en ligne vos trains depuis et vers Le Mans sur Rail Monsters.