Las principales provincias de Castilla y León están unidas mediante línea de ferrocarril, además de comunicar la región con todas las comunidades autónomas colindantes y con Portugal. Castilla y León cuenta con una red de ferrocarril que atraviesa la Región con una longitud total superior a los 3.000 Km., por donde transcurre la mayor parte del tránsito ferroviario de la mitad norte de España.

En términos de mercancías, la red ferroviaria mueve más de 3.200 toneladas diarias, aprovechando la ventaja estratégica como nudo logístico de diversas localidades regionales. En este sentido, el diseño del mapa ferroviario español concede a Castilla y León el papel de articular y conectar el tráfico de mercancías entre el sur peninsular y el norte, especialmente en sus ramificaciones a Noroeste (Galicia) y Nordeste (País Vasco, Cataluña y Francia). Esto favorece, además, el acceso de estas mercancías a los principales puertos mercantes del país.

En términos de pasajeros, el protagonismo corresponde a las diversas líneas de Alta Velocidad que transcurren por la región. Sobre ellas, el Tren de Alta Velocidad sitúa a Madrid a 55 minutos de Valladolid y 20 minutos de Segovia, en varios trayectos diarios, a la vez que comunica la capital con el Norte de España y, próximamente, la costa atlántica y el Nordeste ibérico. Los planes de infraestructuras contemplan la ampliación de tramos en la Comunidad tanto en trayectos internos como en su conexión directa con otras regiones e indirecta con el TGV francés.