Nan'yo situa-se no sul da Província de Yamagata, no corredor do Yamagata Shinkansen, oferecendo à cidade acesso ferroviário direto à área de Tóquio e às principais paragens ao longo do Tohoku interior. A cidade tem uma principal estação ferroviária de longa distância, a Estação Akayu, e é servida pela JR East e pela Yamagata Railway. Akayu é a estação principal para bilhetes de comboio envolvendo Nan'yo e a área circundante de Okitama.
A JR East opera os serviços Yamagata Shinkansen Tsubasa e os comboios convencionais da Linha Principal Ou através da Estação Akayu. A Yamagata Railway opera a Flower Nagai Line de Akayu em direção às comunidades locais na parte ocidental da região de Okitama. Não existe um serviço ferroviário dedicado ao aeroporto em Nan'yo, pelo que os passageiros de comboio normalmente fazem ligação através de Yamagata ou de outros pontos regionais de transporte para acesso ao aeroporto.
As rotas ferroviárias a partir de Nan'yo seguem para sul em direção a Yonezawa, Fukushima, Koriyama e Tóquio, para norte em direção a Kaminoyama-Onsen, Yamagata e Shinjo, e para oeste na Flower Nagai Line em direção a Miyauchi, Nagai e Arato. Reserve comboios de e para Nan'yo online na Rail Monsters.