Taoyuan si trova sul corridoio ferroviario occidentale di Taiwan, tra Taipei, Hsinchu, Taichung, Tainan e Kaohsiung. La città ha due principali punti ferroviari interurbani: la stazione Taoyuan HSR sulla linea Taiwan High Speed Rail e la stazione Taoyuan TRA sulla rete convenzionale Taiwan Railways. Questa distinzione offre a Taoyuan sia un accesso ad alta velocità in tutto il Taiwan occidentale sia una copertura ferroviaria locale per le città vicine.
I servizi da Taoyuan includono i treni Taiwan High Speed Rail alla stazione Taoyuan HSR, i treni interurbani e locali TRA alla stazione Taoyuan TRA e un collegamento ferroviario aeroportuale tra l'Aeroporto Internazionale di Taoyuan, la stazione Taoyuan HSR e Taipei. I passeggeri dovrebbero controllare l'esatta stazione ferroviaria quando acquistano i biglietti del treno per Taoyuan, perché la stazione HSR e la stazione TRA si trovano in zone diverse della città.
Le linee ferroviarie da Taoyuan proseguono verso nord in direzione di Taipei e Nangang, verso sud lungo il corridoio dell'alta velocità in direzione di Hsinchu, Taichung, Tainan e Zuoying, e localmente tramite le stazioni TRA verso Zhongli, Banqiao e Hsinchu. Prenota online i treni da e per Taoyuan su Rail Monsters.