Toulouse é o principal hub ferroviário do sudoeste de França, situada no ponto onde as rotas nacionais de Paris e Bordéus se encontram com corredores regionais por toda a Occitânia. A cidade centra-se em Toulouse Matabiau, com estações locais adicionais como Toulouse Saint-Agne e Toulouse Montaudran a servir comboios regionais. A SNCF Voyageurs opera os principais serviços na cidade.
Os comboios de Toulouse incluem serviços TGV INOUI no corredor Paris-Bordéus, serviços Intercites em rotas clássicas de longa distância, comboios regionais TER Occitanie e serviços noturnos Intercites de nuit em datas selecionadas. Toulouse Matabiau é a principal estação ferroviária para serviços de longa distância e regionais, enquanto as estações menores da cidade apoiam as viagens ferroviárias locais dentro da área metropolitana e para localidades próximas.
As rotas ferroviárias de Toulouse seguem para norte em direção a Montauban, Limoges e Paris, para oeste em direção a Agen e Bordéus, para sudeste em direção a Carcassonne, Narbona, Montpellier e Marselha, e para sul em direção a Foix, Tarbes, Pau e aos contrafortes dos Pirenéus. Reserve comboios de e para Toulouse online na Rail Monsters.