Milano è un importante nodo per il traffico ferroviario passeggeri e merci. La città è raggiunta da alcune delle principali linee ferroviarie d'Italia: la Milano – Torino, la Milano – Venezia, la Milano – Genova e la Milano – Bologna; costituisce il punto di partenza delle due linee alpine del Sempione e del Gottardo; è destinazione di un intenso traffico vicinale di tipo pendolare. Milano è anche servita da due linee ad alta velocità, la Milano – Torino e la Milano – Bologna. La stazione Centrale è la principale della città e, con un traffico giornaliero di 320.000 passeggeri, la seconda in Italia dopo Roma Termini; Milano Centrale è capolinea dei treni a lunga percorrenza e di alcuni servizi regionali. Altre importanti stazioni cittadine sono Porta Garibaldi, Lambrate e Rogoredo, importanti soprattutto per il trasporto regionale. Milano è centro della rete delle Ferrovie Nord Milano, a carattere regionale, che hanno capolinea alla stazione di piazzale Cadorna. La città è servita da un servizio ferroviario suburbano ("linee S"), che garantisce collegamenti frequenti in un'area di circa 40 km di raggio; fulcro del servizio è il passante ferroviario, una galleria di 9 km che attraversa la città da nord-ovest a sud-est, offrendo numerosi punti d'interscambio con la metropolitana ed i trasporti urbani. Punto di scambio fra i servizi suburbani e quelli regionali sono le "stazioni porta" di Rogoredo, Rho – Fiera e Pioltello – Limito.