Murayama si trova sul corridoio ferroviario JR East attraverso l'entroterra della prefettura di Yamagata, tra Yamagata e Shinjo. La città ha una principale stazione ferroviaria passeggeri, Murayama Station, che обслужes both Yamagata Shinkansen Tsubasa services and regional trains on the Ou Main Line, also marketed locally as the Yamagata Line.
I treni da Murayama includono servizi mini-Shinkansen che circolano su tratte convenzionali riconvertite nella prefettura di Yamagata e treni regionali per spostamenti più brevi all'interno della prefettura. Murayama Station è il punto di accesso ferroviario per i viaggi intercity verso il corridoio di Tokyo via Fukushima, mentre i servizi locali collegano le comunità vicine lungo l'area di Mogami e il bacino centrale di Yamagata.
Le tratte ferroviarie da Murayama si dirigono a sud verso Yamagata, Tendo, Kaminoyama-Onsen, Fukushima e Tokyo, e a nord verso Oishida, Shinjo e l'estremità settentrionale del corridoio Yamagata Shinkansen. I biglietti del treno per Murayama sono principalmente biglietti JR East, con posti riservati richiesti su molti servizi Tsubasa e una biglietteria più semplice per i treni locali della Yamagata Line. Prenota online i treni da e per Murayama su Rail Monsters.