旧金山共有三家铁路公司，其中两家运营周边的铁路；美国国铁（Amtrak）运营着从奥克兰（Oakland）到达旧金山的主要铁路。从洛杉矶乘坐火车前往旧金山很不方便，中途需要在奥克兰下车之后转乘巴士到达旧金山市内，途中共需花费11个小时左右的时间。

加州湾区铁路 (CalTrain), 主要是用来连接湾区南部的几个主要城市，例如Mountain View, SunnyVale, San Clara, San Jose等等，旧金山市区的车站有San Francisco CalTrain Station和22nd St CalTrain Station。

另外一套是湾区地铁，简称BART，全称Bay Area Railway Train)，主要是用来连接湾区北部几个主要城市，例如Daly City, San Francisco, Oakland, Berkeley, Dulin，Fremont等等，类似中国的城铁。