大仙是秋田县内陆的铁路枢纽,大曲站作为城市主要火车站和换乘站。JR 东日本通过秋田新干线、奥羽本线的地区列车以及田泽湖线的列车为该市提供服务。这使大仙成为秋田、东北新干线走廊与秋田南部内陆地区之间的重要连接点。
从大仙出发的列车包括秋田新干线上的小町号、奥羽本线南北向的 JR 东日本地区列车,以及田泽湖线上的本地列车。大曲站是长途火车票的主要车站,而刈和野站和神宫寺站等市内其他车站主要服务于秋田县内的地区出行。
从大仙出发的铁路线路向南通往横手和汤泽,向北通往秋田,向东通往角馆、田泽湖、盛冈和东北新干线,并可经由秋田新干线继续前往东京。可在 Rail Monsters 在线预订从大仙出发及前往大仙的列车。