Hamamatsu si trova sul corridoio ferroviario giapponese del Tokaido tra Tokyo, Nagoya, Kyoto e Osaka. La città ha una sola principale stazione ferroviaria interurbana, Hamamatsu Station, servita da JR Central sulla Tokaido Shinkansen e sulla Tokaido Main Line. Questa posizione rende Hamamatsu una fermata regolare per i viaggi in treno attraverso la parte occidentale della prefettura di Shizuoka.
I treni da Hamamatsu includono servizi Tokaido Shinkansen per i viaggi a lunga distanza, treni locali e rapidi di JR Central sulla tradizionale Tokaido Main Line e servizi vicini della Enshu Railway da Shin-Hamamatsu per le zone settentrionali della città. Hamamatsu Station è la principale stazione ferroviaria per l'alta velocità, i collegamenti regionali e le coincidenze tra i servizi JR.
Le tratte ferroviarie da Hamamatsu si dirigono a est verso Shizuoka, Atami, Yokohama e Tokyo, a ovest verso Toyohashi, Nagoya, Kyoto e Osaka, e a nord attraverso i collegamenti della Enshu Railway verso le stazioni locali nell'area di Hamamatsu. Prenota online i treni da e per Hamamatsu su Rail Monsters.