Santarem si trova sulla Linha do Norte del Portogallo, il principale corridoio ferroviario tra Lisbona, Coimbra e Porto. La città ha una stazione ferroviaria passeggeri principale, Santarem, servita da Comboios de Portugal, comunemente nota come CP. Il suo ruolo è regionale e intercity piuttosto che ad alta velocità, offrendo ai viaggiatori accesso sia a treni a lunga percorrenza sia a servizi più brevi del Ribatejo.
I treni da Santarem includono servizi CP Intercidades sull'asse Lisbona - Porto, treni InterRegional che collegano città di medie dimensioni lungo il corridoio centrale e treni Regional per gli spostamenti locali attraverso il Ribatejo e la Valle del Tago. La stazione ferroviaria di Santarem è il punto di prenotazione per la maggior parte dei viaggi ferroviari in città, con servizi che utilizzano la rete nazionale a scartamento iberico.
Le linee ferroviarie da Santarem si dirigono a sud verso Lisbona Oriente e Lisbona Santa Apolonia, a nord verso Entroncamento, Coimbra, Aveiro e Porto, e a est, tramite coincidenze, verso Tomar o il corridoio della Beira Baixa. Santarem non ha una stazione ferroviaria dedicata all'aeroporto, quindi i trasferimenti aeroportuali vengono normalmente effettuati via Lisbona Oriente e poi con trasporti locali. Prenota online i treni da e per Santarem su Rail Monsters.