Barcelona to główny węzeł kolejowy Hiszpanii na północno-wschodnim korytarzu śródziemnomorskim i ważne miasto kolei dużych prędkości między Madrytem, Katalonią i Francją. W mieście znajduje się kilka stacji pasażerskich, a Barcelona Sants pełni funkcję głównego dworca dla pociągów dalekobieżnych z Barcelony. Renfe, Iryo, Ouigo Espana i SNCF Voyageurs obsługują połączenia pasażerskie związane z miastem.
Połączenia kolejowe w Barcelonie obejmują pociągi dużych prędkości AVE, Avlo, Iryo i Ouigo Espana, usługi Renfe Alvia i Avant, regionalne trasy Media Distancia, podmiejskie i regionalne pociągi Rodalies de Catalunya oraz transgraniczne połączenia dużych prędkości do Francji. Barcelona Sants obsługuje większość odjazdów dalekobieżnych, natomiast Passeig de Gracia i Estacio de Franca obsługują wybrane połączenia regionalne i międzyregionalne w Katalonii oraz wzdłuż wybrzeża.
Trasy kolejowe z Barcelony biegną na zachód w kierunku Saragossy i Madrytu, na południe wzdłuż wybrzeża Morza Śródziemnego do Walencji i Alicante, na północny wschód przez Gironę i Figueres do Francji oraz na południowy zachód do Tarragony i korytarza Ebro. Główne miasta docelowe to Madryt, Saragossa, Walencja, Girona, Figueres i Paryż. Zarezerwuj pociągi do Barcelony i z Barcelony online w Rail Monsters.