Nagano é um centro ferroviário no centro do Japão na linha Hokuriku Shinkansen, situado entre a área de Tóquio e a região de Hokuriku. A cidade tem uma principal estação ferroviária de longa distância, a Nagano Station, com paragens locais adicionais usadas por serviços ferroviários regionais e privados. A JR East, a JR Central, a Shinano Railway e a Nagano Electric Railway servem a cidade.
Os serviços de comboio a partir de Nagano incluem comboios-bala Hokuriku Shinkansen, comboios interurbanos Limited Express Shinano, serviços regionais da JR East na Shinonoi Line, comboios locais da Shinano Railway e serviços da Nagano Electric Railway em direção ao norte da Província de Nagano. A Nagano Station é a principal estação ferroviária para comboios de longa distância a partir de Nagano e para a maioria dos bilhetes de comboio reservados online.
As rotas ferroviárias a partir de Nagano seguem para sudeste em direção a Tóquio e Ueno, para noroeste em direção a Toyama e Kanazawa, para sul em direção a Matsumoto e Nagoya, e para norte em direção a Myoko-Kogen e destinos locais na bacia de Nagano. As ligações regionais também conectam Nagano com Ueda, Karuizawa e Yudanaka. Reserve comboios de e para Nagano online na Rail Monsters.