Atami è un importante snodo ferroviario del corridoio Tokaido del Giappone, situato tra l'area di Tokyo e il Giappone centrale. La città ha una principale stazione ferroviaria a lunga percorrenza, Atami Station, oltre a fermate ferroviarie locali come Kinomiya. JR Central serve Atami sulla Tokaido Shinkansen, mentre JR East gestisce linee convenzionali che collegano la città con Kanagawa, Shizuoka e la penisola di Izu.
I treni da Atami includono servizi ad alta velocità della Tokaido Shinkansen, servizi limited express di JR East come Odoriko e Saphir Odoriko, e normali treni locali sulla Tokaido Line e sulla Ito Line. Atami Station è la principale stazione ferroviaria per i biglietti dei treni che riguardano Tokyo, Yokohama, Mishima, Nagoya, Ito e Izukyu-Shimoda, con i cambi tra servizi Shinkansen e convenzionali gestiti nello stesso complesso di stazioni.
Le rotte ferroviarie da Atami si dirigono verso est in direzione di Tokyo, Shinagawa e Yokohama, verso ovest in direzione di Mishima, Shizuoka, Nagoya e Kyoto, e verso sud in direzione di Ito e della penisola di Izu. I treni per Atami rendono inoltre la città un punto di cambio per i viaggiatori che si spostano tra la Tokaido Shinkansen e i servizi regionali di Izu. Prenota online i treni da e per Atami su Rail Monsters.