Barcelona apresenta uma robusta rede ferroviária que conecta a inúmeros destinos em Espanha e na Europa. A rota de Barcelona a Madrid, aproximadamente 621 quilômetros, está entre as mais percorridas, levando cerca de 2,5 horas no comboio de alta velocidade AVE. Outra rota significativa é de Barcelona a Valência, cobrindo cerca de 350 quilômetros com um tempo de viagem de aproximadamente 3 horas. Além disso, os comboios circularmente vão de Barcelona a Málaga, a cerca de 1.050 quilômetros de distância, levando cerca de 5,5 horas. Para viagens transfronteiriças, a rota de Barcelona a Paris, que abrange aproximadamente 1.030 quilômetros, tem comboios que levam cerca de 6,5 horas. Várias outras conexões servem regiões como Zaragoza e Girona.