Madrid est le principal hub ferroviaire central de l'Espagne, situé au point de convergence des principaux corridors à grande vitesse du pays. La ville compte plusieurs grandes gares voyageurs, menées par Madrid Puerta de Atocha - Almudena Grandes et Madrid Chamartin - Clara Campoamor. Renfe, Iryo et Ouigo Espana exploitent des trains longue distance depuis Madrid, faisant de la capitale le principal carrefour des voyages ferroviaires nationaux.
Les services ferroviaires de Madrid comprennent les trains AVE, Avlo, Alvia, Avant et Media Distancia exploités par Renfe, ainsi que des services concurrents à grande vitesse d'Iryo et d'Ouigo Espana sur certains corridors. Atocha dessert de nombreux services à grande vitesse vers le sud, l'est et la Méditerranée, tandis que Chamartin est importante pour le nord de l'Espagne, la Galice, les Asturies et certains itinéraires à grande vitesse. Renfe Cercanias relie également les gares de Madrid à Aeropuerto T4.
Les lignes ferroviaires au départ de Madrid partent vers le nord-est en direction de Zaragoza et Barcelone, vers l'est en direction de Valence et Alicante, vers le sud en direction de Cordoue, Séville, Malaga et Grenade, et vers le nord en direction de Valladolid, Leon, Oviedo, Santander et Bilbao. Les trains à destination de Madrid relient aussi des villes régionales à travers la Castille et le centre de l'Espagne. Réservez en ligne vos trains au départ et à destination de Madrid sur Rail Monsters.