Xi'an è uno dei principali snodi ferroviari interni della Cina, situato nel punto in cui i corridoi ad alta velocità est-ovest e nord-sud si incontrano con le linee verso il nord-ovest. La città ha due principali stazioni passeggeri: la Stazione ferroviaria di Xi'an Nord per i servizi ad alta velocità e la Stazione ferroviaria di Xi'an per i treni convenzionali a lunga percorrenza e regionali. China Railway gestisce i servizi intercity, ad alta velocità e notturni della città.
I treni da Xi'an includono servizi ad alta velocità di categoria G sulle linee ad alta velocità Zhengzhou-Xi'an, Xi'an-Chengdu e Xuzhou-Lanzhou, oltre a treni di categoria D e servizi convenzionali Z, T e K. La Stazione ferroviaria di Xi'an Nord gestisce la maggior parte delle partenze dell'alta velocità, mentre la Stazione ferroviaria di Xi'an resta importante per i treni regolari in tutta lo Shaanxi e per i collegamenti notturni più lunghi.
Le linee ferroviarie da Xi'an si dirigono verso est a Zhengzhou, Luoyang, Nanjing, Shanghai e Hangzhou, verso nord a Pechino e Taiyuan, verso sud-ovest a Chengdu e Chongqing, e verso ovest a Lanzhou, Xining e Urumqi. Prenota online i treni da e per Xi'an su Rail Monsters.