Xi'an jest jednym z głównych śródlądowych węzłów kolejowych Chin, położonym tam, gdzie przecinają się korytarze dużych prędkości w osi wschód-zachód i północ-południe oraz trasy prowadzące na północny zachód. Miasto ma dwa główne dworce pasażerskie: Xi'an North Railway Station dla połączeń dużych prędkości oraz Xi'an Railway Station dla konwencjonalnych pociągów dalekobieżnych i regionalnych. China Railway obsługuje w mieście połączenia między miastami, dużych prędkości oraz nocne.
Pociągi z Xi'an obejmują połączenia dużych prędkości kategorii G na liniach dużych prędkości Zhengzhou-Xi'an, Xi'an-Chengdu i Xuzhou-Lanzhou, a także pociągi kategorii D oraz konwencjonalne usługi Z, T i K. Xi'an North Railway Station obsługuje większość odjazdów kolei dużych prędkości, podczas gdy Xi'an Railway Station pozostaje ważny dla regularnych pociągów po całym Shaanxi i dłuższych tras nocnych.
Trasy kolejowe z Xi'an prowadzą na wschód do Zhengzhou, Luoyang, Nanjing, Szanghaju i Hangzhou, na północ do Pekinu i Taiyuan, na południowy zachód do Chengdu i Chongqing oraz na zachód do Lanzhou, Xining i Urumczi. Zarezerwuj pociągi z i do Xi'an online na Rail Monsters.