Sanyo-Onoda situa-se no oeste da Prefeitura de Yamaguchi, no corredor ferroviário Sanyo entre Shin-Yamaguchi e Shimonoseki. A cidade tem dois principais eixos ferroviários para passageiros: a Estação Asa, para o Shinkansen e a rede ferroviária regional, e a Estação Onoda, para serviços locais em toda a área urbana. A JR West opera os comboios de passageiros que servem Sanyo-Onoda, incluindo o Sanyo Shinkansen na Asa.
Os serviços ferroviários de Sanyo-Onoda incluem comboios Kodama Shinkansen no Sanyo Shinkansen, comboios regionais na Linha Principal Sanyo, serviços da Linha Mine na Asa e comboios locais da Linha Onoda em torno de Onoda e Ube. A Estação Asa é a principal estação para bilhetes de comboio de longa distância, enquanto a Estação Onoda é útil para viagens ferroviárias locais no oeste de Yamaguchi.
As rotas ferroviárias a partir de Sanyo-Onoda seguem para leste em direção a Shin-Yamaguchi, Tokuyama, Hiroshima e Okayama, e para oeste em direção a Shimonoseki, Kokura e Fukuoka através da ampla rede JR West e JR Kyushu. As linhas locais também ligam Sanyo-Onoda a Ube e Mine. Reserve online os comboios de e para Sanyo-Onoda na Rail Monsters.