Szanghaj jest krajowym węzłem kolejowym z wieloma głównymi stacjami obsługującymi pociągi dużych prędkości (G/D), międzymiastowe oraz konwencjonalne (Z/K/T). Stacja kolejowa Shanghai Hongqiao obsługuje większość połączeń dużych prędkości, w tym pociągi na linii Pekin–Szanghaj do stacji Beijing South oraz połączenia międzymiastowe z Nanjing, Hangzhou i Suzhou; znajduje się obok Międzynarodowego Portu Lotniczego Hongqiao i jest połączona z liniami metra w Szanghaju: 2, 10 i 17. Shanghai Railway Station, położona na północ od centrum miasta, obsługuje wiele konwencjonalnych połączeń dalekobieżnych i regionalnych, a także niektóre pociągi dużych prędkości. Shanghai South Railway Station obsługuje trasy w kierunku południowych i południowo-zachodnich Chin oraz połączenia regionalne do prowincji Zhejiang i Jiangsu. Stacja Longyang Road jest wschodnim krańcem linii maglev do lotniska Pudong (prędkość eksploatacyjna do 431 km/h, czas przejazdu około 8 minut) oraz węzłem przesiadkowym z metrem i połączeniami międzymiastowymi. Typowe bezpośrednie kierunki z Szanghaju to Pekin, Kanton, Shenzhen, Hangzhou, Nankin i Suzhou.