Tokyo è il principale snodo ferroviario passeggeri del Giappone e il punto in cui diversi corridoi ferroviari nazionali si incontrano nella rete dell'area metropolitana. La città ha molte importanti stazioni ferroviarie intercity, tra cui Tokyo Station, Shinagawa, Ueno, Shinjuku e Ikebukuro. JR East e JR Central sono i principali operatori dei treni a lunga percorrenza per Tokyo e dei treni da Tokyo, con ulteriori servizi ferroviari aeroportuali gestiti da JR East e Keisei Electric Railway.
Tokyo Station è la principale stazione ferroviaria per i servizi Shinkansen, con JR Central che opera il Tokaido Shinkansen in direzione ovest e JR East che opera gli Shinkansen Tohoku, Joetsu, Hokuriku, Yamagata e Akita verso nord e nord-ovest. Anche Shinagawa gestisce le partenze del Tokaido Shinkansen, mentre Ueno serve alcuni treni Shinkansen JR East e servizi regionali. Narita Express e Keisei Skyliner forniscono collegamenti ferroviari tra il centro di Tokyo e l'Aeroporto di Narita.
Le tratte ferroviarie da Tokyo si dirigono a ovest verso Nagoya, Kyoto, Osaka e Hiroshima, a nord verso Sendai, Morioka, Akita e Aomori, a nord-ovest verso Nagano e Kanazawa, e in direzioni regionali in tutto il Kanto, tra cui Yokohama, Kamakura, Nikko e Narita. Prenota online i treni da e per Tokyo su Rail Monsters.