Valence situa-se no corredor ferroviário do Vale do Ródano, entre Lyon e a Provença, conferindo à cidade um papel estratégico no sudeste de França. A cidade é servida por duas principais estações de passageiros: Valence Ville, no centro urbano, e Valence TGV Rhône-Alpes Sud, na linha de alta velocidade a nordeste da cidade. A SNCF Voyageurs opera os principais serviços, incluindo TGV INOUI, OUIGO e TER Auvergne-Rhône-Alpes.
Os serviços de comboio a partir de Valence incluem ligações de alta velocidade nas linhas LGV Rhône-Alpes e LGV Méditerranée, comboios regionais TER ao longo do Vale do Ródano e serviços de ligação para a rede alpina. Valence TGV é a principal estação de comboio para comboios de alta velocidade de longa distância a partir de Valence, enquanto Valence Ville serve comboios regionais e chegadas ao centro da cidade. Uma ligação ferroviária TER conecta as duas estações para passageiros que fazem transbordo entre serviços de longa distância e locais.
As rotas a partir de Valence seguem para norte em direção a Lyon e Paris, para sul em direção a Avignon, Marselha e Montpellier, para leste em direção a Grenoble e às primeiras encostas alpinas, e ao longo do corredor do Ródano em direção a Vienne e Montélimar. Reserve comboios de e para Valence online na Rail Monsters.