Para moverse entre las distintas ciudades de la provincia de Barcelona existen dos redes de transporte ferroviario. Una es el servicio de Cercanías Barcelona de RENFE, con una red de 8 líneas, y unos 123 millones de desplazamientos anuales. Este medio ha tenido un incremento de demanda desde los primeros años del siglo XXI, y han surgido numerosos problemas debido a la falta de inversiones y la mala planificación de las obras de la llegada del AVE a la ciudad. La otra opción, que da servicio a poblaciones distintas, es el de Ferrocarriles de la Generalidad de Cataluña (FGC), un servicio de trenes de cercanías operado y construido por la Generalidad de Cataluña. Sus estaciones se sitúan por el centro de Barcelona y se desplazan hasta a Tarrasa o a Sabadell con el Metro del Vallés, o hasta a Manresa o a diversos puntos del noroeste con la Línea Llobregat-Anoia.
Terminales FGC:
| Nombre de la estación | Líneas | Correspondencia a | Estructura |
|---|---|---|---|
| Estación de Plaza de Cataluña |         |
   –     |
Subterránea |
| Estación de Plaza España |          |
|
Subterránea |
La red de ferrocarriles tiene su centro en la estación de Sants de Barcelona, de donde salen trenes de larga distancia que conectan la ciudad con todo el continente. La actual red española tiene la peculiaridad de estar toda basada en el llamado ancho ibérico de vías, incompatible con el ancho internacional de vías, lo cual dificulta la comunicación con Francia, por este motivo la nueva red ferroviaria de alta velocidad que se está implantando en España utiliza el estándar europeo.
A principios de 2008 se inauguró también la línea ferroviaria de alta velocidad entre Madrid y Barcelona. Esta línea de alta velocidad fue prolongada hasta la frontera francesa, donde continua hasta conectar con la actual red francesa. Esta línea ha sido construida para permitir el uso mixto para pasajeros y mercancías, con lo cual se establecerá una conexión ferroviaria rápida para pasajeros, y permitirá el tráfico de mercancías con Europa por tren desde el puerto y su zona de actividades logísticas.
Lista de estaciones de Cercanías Barcelona en Barcelona capital Operado por Renfe:
| Nombre de la estación | Líneas de Cercanías | Vías | Estructura |
|---|---|---|---|
| Arco de Triunfo | |
2 | Subterránea |
| Clot-Aragón |  |
4 | Subterránea |
| Estación de Francia | |
14 | Exterior cubierta |
| Paseo de Gracia | |
2 | Subterránea |
| Plaza de Cataluña | |
2 | Subterránea |
Sagrera – AVE  |
|
18 | Subterránea |
| La Sagrera – Meridiana | |
2 | Subterránea |
| San Andrés Arenal |  |
4 | Subterránea |
| San Andrés Condal | |
7 | Exterior cubierta |
| Sants | |
14 | Subterránea |
| Torre del Baró | |
2 | Exterior semicubierta |
Fuente: Wikipedia