Yamaguchi è un hub ferroviario nel Honshu occidentale, situato tra i corridoi ferroviari del Kansai, del Chugoku e del Kyushu. La città ha due stazioni passeggeri chiave: Shin-Yamaguchi per i collegamenti a lunga percorrenza e Yamaguchi Station per l'accesso regionale al centro città. JR West gestisce i principali servizi, inclusi i treni Sanyo Shinkansen a Shin-Yamaguchi e le linee locali in tutta la prefettura di Yamaguchi.
I servizi ferroviari da Yamaguchi includono partenze ad alta velocità dello Sanyo Shinkansen, treni regionali sulla Yamaguchi Line, Sanyo Main Line e Ube Line, oltre a collegamenti locali verso le zone costiere e interne della prefettura. Shin-Yamaguchi è la principale stazione ferroviaria per i collegamenti interurbani e l'alta velocità, mentre Yamaguchi Station gestisce i treni regionali sulla Yamaguchi Line.
Le tratte ferroviarie da Yamaguchi si dirigono a est verso Hiroshima, Okayama, Kobe, Kyoto e Osaka, a ovest verso Kokura e Fukuoka, a nord lungo la Yamaguchi Line verso Tsuwano e Masuda, e a sud verso Ube e le comunità costiere. Prenota online i treni da e per Yamaguchi su Rail Monsters.