Dijon jest ważnym węzłem kolejowym we wschodniej Francji, położonym między szybkim korytarzem Paryż–Lyon a liniami regionalnymi w całym regionie Bourgogne-Franche-Comté. Miasto ma dwie stacje pasażerskie, z Dijon-Ville pełniącą funkcję głównego dworca kolejowego dla połączeń dalekobieżnych i regionalnych. SNCF Voyageurs obsługuje większość pociągów z Dijon, a wybrane połączenia TGV Lyria łączą miasto ze Szwajcarią.
Połączenia kolejowe z Dijon obejmują szybkie pociągi TGV INOUI, regionalne pociągi TER Bourgogne-Franche-Comté oraz transgraniczne połączenia dużych prędkości na korytarzu Paryż–Szwajcaria. Dijon-Ville obsługuje główne potoki między miastami, natomiast Dijon Porte Neuve to głównie regionalny przystanek po wschodniej stronie miasta. Z Dijon nie ma dedykowanego kolejowego połączenia lotniskowego, dlatego dalekobieżne transfery kolejowe na lotniska zwykle odbywają się przez Paryż lub Lyon.
Trasy kolejowe z Dijon biegną na północny zachód do Paryża, na południe do Lyonu i Doliny Rodanu, na wschód do Besançon i Szwajcarii oraz przez Burgundię do Beaune, Chalon-sur-Saône i Mâcon. Zarezerwuj pociągi do i z Dijon online w Rail Monsters.