Nagano est un pôle ferroviaire du centre du Japon sur le Shinkansen Hokuriku, situé entre la région de Tokyo et la région de Hokuriku. La ville compte une gare principale pour les longues distances, Nagano Station, ainsi que des arrêts locaux supplémentaires utilisés par les services ferroviaires régionaux et privés. JR East, JR Central, Shinano Railway et Nagano Electric Railway desservent tous la ville.
Les services ferroviaires au départ de Nagano comprennent les trains à grande vitesse Hokuriku Shinkansen, les trains interurbains Limited Express Shinano, les services régionaux de JR East sur la Shinonoi Line, les trains locaux de Shinano Railway et les services de Nagano Electric Railway vers le nord de la préfecture de Nagano. Nagano Station est la principale gare pour les trains longue distance au départ de Nagano et pour la plupart des billets de train réservés en ligne.
Les lignes ferroviaires au départ de Nagano partent vers le sud-est en direction de Tokyo et Ueno, vers le nord-ouest en direction de Toyama et Kanazawa, vers le sud en direction de Matsumoto et Nagoya, et vers le nord en direction de Myoko-Kogen et des destinations locales du bassin de Nagano. Des liaisons régionales relient également Nagano à Ueda, Karuizawa et Yudanaka. Réservez en ligne les trains au départ et à destination de Nagano sur Rail Monsters.