Osaka jest jednym z największych w Japonii węzłów kolejowych i głównym punktem przesiadkowym między Tokaido Shinkansen z wschodniej Japonii a Sanyo Shinkansen w kierunku zachodniego Honsiu i Kiusiu. W mieście znajduje się kilka dużych terminali kolejowych, z których Shin-Osaka obsługuje pociągi dużych prędkości, a Osaka Station stanowi centrum połączeń JR West dla pociągów pospiesznych i tras regionalnych.
Pociągi z Osaki obejmują usługi Shinkansen obsługiwane przez JR Central i JR West, pociągi pospieszne na trasach przez Kansai i korytarz Hokuriku, regionalne połączenia JR West, pociągi lotniskowe do Kansai International Airport oraz prywatne usługi kolejowe Nankai, Kintetsu, Hankyu i Hanshin. Shin-Osaka to główna stacja dla dalekobieżnych odjazdów pociągów dużych prędkości, natomiast stacje w rejonie Namba i Osaka-Umeda obsługują wiele prywatnych połączeń kolejowych.
Trasy kolejowe z Osaki biegną na wschód do Kioto, Nagoi i Tokio, na zachód do Kobe, Himeji, Hiroszimy i Hakaty, na południe do Kansai Airport i Wakayamy, a także w głąb lądu do Nary, Ise i Nagoi prywatnymi korytarzami kolejowymi. Zarezerwuj pociągi do i z Osaki online w Rail Monsters.