Bilecik situa-se num dos corredores ferroviários mais importantes da Turquia, entre a região de Mármara e a Anatólia Central. A cidade é servida pela TCDD Tasimacilik, com a estação Bilecik YHT a funcionar como a principal estação de passageiros para a linha de alta velocidade Ankara-Istambul. O seu papel ferroviário é definido por serviços diretos e não por uma grande rede terminal.
Os comboios de Bilecik incluem serviços YHT de alta velocidade que ligam a cidade a Istambul, Eskişehir, Ancara e a determinados corredores YHT subsequentes. As opções regionais convencionais na área mais ampla ligam localidades mais pequenas na linha ferroviária antiga, enquanto a maioria dos passageiros de longa distância utiliza Bilecik YHT para viagens interurbanas com reserva. Não existe uma ligação ferroviária dedicada ao aeroporto em Bilecik, pelo que as transferências comboio-aeroporto normalmente usam as estações de Istambul ou Ancara com transporte terrestre subsequente.
As rotas ferroviárias a partir de Bilecik seguem para noroeste em direção a Istambul e à rede ferroviária de Mármara, para sudeste em direção a Eskişehir e Ancara, e continuam por ligações YHT para Konya. Os viajantes também usam Bilecik para acesso a pontos regionais próximos, como Bozuyuk, Osmaneli e Arifiye, através de serviços e transferências ligados à TCDD. Reserve comboios de e para Bilecik online na Rail Monsters.