Sendai jest głównym węzłem kolejowym regionu Tohoku w Japonii, położonym na linii Tohoku Shinkansen między Tokio a północnym Honsiu. Miasto ma jedną dominującą stację dalekobieżną, Sendai Station, a także dodatkowe przystanki regionalne obsługujące połączenia podmiejskie i lotniskowe. JR East jest głównym operatorem pociągów Shinkansen, międzyregionalnych i regionalnych z Sendai.
Połączenia z Sendai obejmują szybkie pociągi Shinkansen na korytarzu Tohoku, regionalne linie JR East do Miyagi, Yamagata, Fukushima i Iwate oraz Sendai Airport Access Line łączącą miasto z Sendai Airport. Sendai Station to kluczowa stacja kolejowa dla ruchu dalekobieżnego, natomiast Nagamachi i Kita-Sendai obsługują wybrane usługi regionalne w obrębie miasta.
Trasy kolejowe z Sendai biegną na południe do Fukushima, Utsunomiya, Omiya i Tokio; na północ do Morioka, Hachinohe i Aomori; na zachód przez Senzan Line do Yamagata; oraz na wschód lokalnymi korytarzami w prefekturze Miyagi. Zarezerwuj pociągi z i do Sendai online w Rail Monsters.