Semboku situa-se no corredor ferroviário da JR East entre Morioka e Akita, conferindo à cidade um papel importante no interior da Prefeitura de Akita. A cidade tem várias estações de passageiros, sendo a Estação Kakunodate e a Estação Tazawako as que tratam do principal tráfego interurbano. O Akita Shinkansen utiliza o mesmo corredor, pelo que os bilhetes de comboio para Semboku podem incluir opções de Shinkansen e de comboio regional.
Os comboios de Semboku incluem serviços Akita Shinkansen Komachi, comboios locais e regionais da JR East na Linha Tazawako e ligações para a Linha Principal Ou em Omagari. A Estação Kakunodate é a principal estação ferroviária do centro de Semboku, enquanto a Estação Tazawako serve a parte oriental da cidade, no lado de Morioka da linha.
As rotas ferroviárias a partir de Semboku seguem para leste em direção a Morioka e ao Tohoku Shinkansen, para oeste em direção a Omagari e Akita, e para sul através de ligações regionais rumo a Yokote. Os viajantes de longa distância utilizam habitualmente Kakunodate ou Tazawako para Tóquio, Sendai, Morioka, Akita e Omagari. Reserve online comboios de e para Semboku na Rail Monsters.