Bilecik leży na jednym z najważniejszych korytarzy kolejowych w Turcji, między regionem Marmara a Anatolią Centralną. Miasto obsługuje TCDD Tasimacilik, a Bilecik YHT pełni funkcję głównej stacji pasażerskiej dla kolei dużych prędkości na linii Ankara–Stambuł. Rolę kolejową miasta kształtują połączenia przelotowe, a nie duży węzeł terminalowy.
Pociągi z Bilecik obejmują szybkie połączenia YHT łączące miasto ze Stambułem, Eskişehir, Ankarą i wybranymi dalszymi korytarzami YHT. Konwencjonalne opcje regionalne w szerszym obszarze łączą mniejsze miejscowości na starszej linii kolejowej, natomiast większość pasażerów dalekobieżnych korzysta z Bilecik YHT jako zarezerwowanego przejazdu między miastami. W Bilecik nie ma dedykowanego połączenia kolejowego z lotniskiem, dlatego transfery kolej–lotnisko zwykle wymagają przejazdu do stacji w Stambule lub Ankarze i dalszego transportu naziemnego.
Trasy kolejowe z Bilecik biegną na północny zachód w kierunku Stambułu i sieci kolejowej Marmara, na południowy wschód w kierunku Eskişehir i Ankary, a dalej dzięki połączeniom YHT w kierunku Konyi. Podróżni korzystają też z Bilecik, aby dojechać do pobliskich punktów regionalnych, takich jak Bozuyuk, Osmaneli i Arifiye, za pośrednictwem usług i przesiadek powiązanych z TCDD. Zarezerwuj pociągi z i do Bilecik online w Rail Monsters.