Santarém leży na portugalskiej Linha do Norte, głównym korytarzu kolejowym między Lizboną, Coimbrą i Porto. Miasto ma jeden główny pasażerski dworzec kolejowy, Santarém, obsługiwany przez Comboios de Portugal, powszechnie znane jako CP. Jego rola jest regionalna i międzyregionalna, a nie wysokich prędkości, co zapewnia podróżnym dostęp zarówno do pociągów dalekobieżnych, jak i krótszych połączeń Ribatejo.
Pociągi z Santarém obejmują kursy CP Intercidades na osi Lizbona - Porto, pociągi InterRegional łączące średniej wielkości miasta na centralnym korytarzu oraz pociągi Regionalne do podróży lokalnych przez Ribatejo i dolinę Tagu. Dworzec kolejowy Santarém jest miejscem rezerwacji większości podróży kolejowych w mieście, a połączenia korzystają z krajowej sieci szerokotorowej.
Trasy kolejowe z Santarém prowadzą na południe do Lisboa Oriente i Lisboa Santa Apolonia, na północ do Entroncamento, Coimbry, Aveiro i Porto, a na wschód przez przesiadki do Tomar lub korytarza Beira Baixa. Santarém nie ma dedykowanego kolejowego połączenia z lotniskiem, więc transfery lotniskowe odbywają się zwykle przez Lisboa Oriente i dalszy lokalny transport. Zarezerwuj pociągi do i z Santarém online w Rail Monsters.