Tóquio é o principal centro ferroviário de passageiros do Japão e o ponto onde vários corredores ferroviários nacionais se encontram com a rede da área metropolitana. A cidade tem várias grandes estações ferroviárias interurbanas, incluindo Tokyo Station, Shinagawa, Ueno, Shinjuku e Ikebukuro. A JR East e a JR Central são as principais operadoras de comboios de longa distância para Tóquio e de comboios a partir de Tóquio, com serviços ferroviários adicionais para aeroportos operados pela JR East e pela Keisei Electric Railway.
Tokyo Station é a principal estação ferroviária para serviços Shinkansen, com a JR Central a operar o Tokaido Shinkansen para oeste e a JR East a operar os Shinkansen Tohoku, Joetsu, Hokuriku, Yamagata e Akita para norte e noroeste. Shinagawa também recebe partidas do Tokaido Shinkansen, enquanto Ueno serve alguns comboios Shinkansen da JR East e serviços regionais. O Narita Express e o Keisei Skyliner fornecem ligações ferroviárias entre o centro de Tóquio e o Aeroporto de Narita.
As rotas ferroviárias a partir de Tóquio seguem para oeste em direção a Nagoya, Kyoto, Osaka e Hiroshima, para norte em direção a Sendai, Morioka, Akita e Aomori, para noroeste em direção a Nagano e Kanazawa, e em direções regionais por todo o Kanto, incluindo Yokohama, Kamakura, Nikko e Narita. Reserve online comboios de e para Tóquio na Rail Monsters.