Barcelona é servida por várias estações de comboios, cada uma atendendo a diferentes destinos regionais e nacionais. A estação principal é a Barcelona Sants, localizada no distrito de Sants-Montjuïc. Esta é a maior estação da cidade e o principal hub para comboios de alta velocidade, incluindo os serviços AVE que ligam a Madrid e outras grandes cidades. Além disso, lida com comboios regionais e está bem conectada ao restante da rede de transporte da cidade.
Outra estação significativa é a Passeig de Gràcia, situada no distrito do Eixample. Esta estação é conhecida pelas suas conexões com comboios regionais e serve como um intercâmbio para diferentes serviços ferroviários, incluindo aqueles que se dirigem à Costa Brava e outras áreas da Catalunha.
A Barcelona França é uma estação histórica localizada no distrito de Ciutat Vella. Serve principalmente comboios regionais e de longa distância, focando em rotas em direção à fronteira francesa.
A Estació de Sants e a Passeig de Gràcia estão relativamente próximas uma da outra, cerca de 2 quilómetros de distância, enquanto a Barcelona França está um pouco mais longe, aproximadamente 1,5 quilómetros de Sants. Outras estações de comboios menores incluem Clot-Aragó, que opera serviços regionais, e Montcada i Reixac-Manresa, que serve áreas mais afastadas da cidade com comboios locais.