Nagano to kolejowy węzeł centralnej Japonii na linii Hokuriku Shinkansen, położony między obszarem Tokio a regionem Hokuriku. Miasto ma jeden główny dworzec dalekobieżny, Nagano Station, oraz dodatkowe lokalne przystanki obsługiwane przez przewoźników regionalnych i prywatne linie kolejowe. Miasto obsługują JR East, JR Central, Shinano Railway i Nagano Electric Railway.
Połączenia kolejowe z Nagano obejmują pociągi dużych prędkości Hokuriku Shinkansen, międzyregionalne pociągi Limited Express Shinano, regionalne usługi JR East na linii Shinonoi, lokalne pociągi Shinano Railway oraz usługi Nagano Electric Railway w kierunku północnej prefektury Nagano. Nagano Station to główny dworzec dla pociągów dalekobieżnych z Nagano oraz dla większości biletów kolejowych rezerwowanych online.
Trasy kolejowe z Nagano biegną na południowy wschód w kierunku Tokio i Ueno, na północny zachód w kierunku Toyamy i Kanazawy, na południe w kierunku Matsumoto i Nagoi oraz na północ w kierunku Myoko-Kogen i lokalnych miejscowości w basenie Nagano. Połączenia regionalne łączą też Nagano z Uedą, Karuizawą i Yudanaką. Zarezerwuj pociągi z i do Nagano online w Rail Monsters.