Kitakami to węzeł kolejowy w południowej części prefektury Iwate, położony na korytarzu Tōhoku Shinkansen między Sendai a Morioką. Miasto ma jeden główny międzyregionalny dworzec kolejowy, Kitakami Station, gdzie JR East łączy usługi pociągów dużych prędkości z klasycznymi połączeniami kolejowymi. Dzięki temu Kitakami jest praktycznym przystankiem podczas podróży po północnym Tōhoku, a nie miastem końcowym.
Połączenia z Kitakami obejmują pociągi Yamabiko Shinkansen na Tōhoku Shinkansen, pociągi regionalne na Tōhoku Main Line oraz połączenia lokalne na Kitakami Line w kierunku śródlądowej prefektury Akita. Kitakami Station to główny dworzec dla dalekobieżnych podróży koleją, przesiadek regionalnych oraz połączeń między Shinkansen a lokalnymi usługami JR East.
Trasy kolejowe z Kitakami biegną na południe do Ichinoseki, Sendai, Utsunomiya, Omiya i Tokio, na północ do Shin-Hanamaki i Morioki oraz na zachód przez góry Ou do Yokote. Pociągi do Kitakami łączą też miasto z innymi węzłami kolejowymi Tōhoku w sieci JR East. Zarezerwuj pociągi z i do Kitakami online w Rail Monsters.