Tomakomai é um importante entroncamento ferroviário da JR Hokkaido na costa sul de Hokkaido, situado entre Sapporo, o Aeroporto de New Chitose, Muroran e Hakodate. A cidade tem uma estação principal de passageiros, a Estação Tomakomai, além de pequenas paragens locais na Linha Principal de Muroran, na Linha Chitose e na Linha Principal de Hidaka. O seu papel ferroviário é regional e não de alta velocidade, com serviços Limited Express e comboios locais a ligar a cidade portuária ao centro e sul de Hokkaido.
Os comboios de Tomakomai incluem serviços JR Hokkaido Limited Express Hokuto no corredor Sapporo-Hakodate, serviços Limited Express Suzuran no corredor Sapporo-Muroran, comboios locais para Sapporo e Muroran, e serviços locais da Linha Principal de Hidaka para Mukawa. O acesso ferroviário ao aeroporto é feito por transbordo em Minami-Chitose, onde os passageiros fazem ligação para comboios com destino ao Aeroporto de New Chitose.
As rotas ferroviárias a partir de Tomakomai seguem para noroeste em direção a Sapporo e ligações para Otaru, para nordeste em direção ao Aeroporto de New Chitose e Chitose, para sudoeste em direção a Noboribetsu, Higashi-Muroran e Hakodate, e para sudeste ao longo da costa de Hidaka em direção a Mukawa. Reserve online comboios de e para Tomakomai na Rail Monsters.