El sistema de tren de España, la Red Nacional de Ferrocarriles Españoles (Renfe) opera la mayoría de los ferrocarriles de España. Cercanías de Madrid es el servicio de cercanías, que sirve de Madrid y su área metropolitana. Es operado por Renfe Cercanías, la división de trenes de cercanías de Renfe. La longitud total abarca 339,1 kilometros. Terminales de trenes de Atocha son en el sur y en el norte de Chamartín.
El proyecto más importante en la próxima década es la red española de ferrocarril de alta velocidad, Alta Velocidad Española AVE. En la actualidad, un ambicioso plan incluye la construcción de una red de 7.000 kilómetros (4.300 millas), centrada en Madrid. El objetivo general es hacer que todas las ciudades importantes de provincia que no haya más de 4 horas de distancia de Madrid, y no más de 6 horas de distancia de Barcelona. A partir de 2008, AVE trenes de alta velocidad enlace de la estación de Atocha a Sevilla, Málaga, Córdoba, Ciudad Real y Toledo en el sur y hacia Cuenca, Albacete, Valencia, Zaragoza, Lleida, Tarragona y Barcelona, en el este. Los trenes AVE también llegan de Valladolid, en el norte.