Osaka é um dos maiores centros ferroviários do Japão e o principal ponto de transbordo entre o Tokaido Shinkansen, vindo do leste do Japão, e o Sanyo Shinkansen, em direção ao oeste de Honshu e Kyushu. A cidade tem vários grandes terminais ferroviários, com Shin-Osaka a tratar dos serviços de comboio-bala e Osaka Station a servir de base aos serviços expresso limitados e às rotas regionais da JR West.
Os comboios de Osaka incluem serviços Shinkansen operados pela JR Central e pela JR West, comboios expresso limitados em todo o Kansai e no corredor de Hokuriku, serviços regionais da JR West, comboios para o aeroporto até ao Kansai International Airport e serviços de companhias ferroviárias privadas da Nankai, Kintetsu, Hankyu e Hanshin. Shin-Osaka é a principal estação ferroviária para partidas de longa distância de comboio-bala, enquanto Namba e as estações da área Osaka-Umeda tratam de muitos serviços ferroviários privados.
As rotas ferroviárias a partir de Osaka seguem para leste em direção a Kyoto, Nagoya e Tokyo, para oeste em direção a Kobe, Himeji, Hiroshima e Hakata, para sul em direção ao Kansai Airport e Wakayama, e para o interior em direção a Nara, Ise e Nagoya nos corredores ferroviários privados. Reserve comboios de e para Osaka online na Rail Monsters.