Xi'an é um dos principais centros ferroviários do interior da China, situado onde os corredores de alta velocidade leste-oeste e norte-sul se encontram com rotas para o noroeste. A cidade tem duas principais estações de passageiros: Xi'an North Railway Station para serviços de alta velocidade e Xi'an Railway Station para comboios convencionais de longa distância e regionais. A China Railway opera os serviços interurbanos, de alta velocidade e noturnos da cidade.
Os comboios de Xi'an incluem serviços de alta velocidade da categoria G nas linhas de alta velocidade Zhengzhou-Xi'an, Xi'an-Chengdu e Xuzhou-Lanzhou, além de comboios da categoria D e serviços convencionais Z, T e K. Xi'an North Railway Station trata da maioria das partidas ferroviárias de alta velocidade, enquanto Xi'an Railway Station continua a ser importante para comboios regulares em toda a Shaanxi e para rotas noturnas mais longas.
As rotas ferroviárias a partir de Xi'an seguem para leste em direção a Zhengzhou, Luoyang, Nanjing, Xangai e Hangzhou, para norte em direção a Pequim e Taiyuan, para sudoeste em direção a Chengdu e Chongqing, e para oeste em direção a Lanzhou, Xining e Urumqi. Reserve online comboios de e para Xi'an em Rail Monsters.