Территорию Пермского края пересекают две железнодорожные магистрали, имеющие трансконтинентальное значение: Москва - Ярославль - Киров - Пермь - Екатеринбург - Тюмень - Омск - Владивосток и Москва - Казань - Екатеринбург -Курган - Омск. Дополнительный выход в соседнюю Свердловскую область дает старейшая на Урале Горнозаводская железная дорога (Пермь - Чусовская - Нижний Тагил - Екатеринбург). Выход в Свердловскую и Челябинскую области обеспечивает железная дорога Калино - Лысьва - Бакал. Северные и восточные промышленные районы с краевым центром связаны дорогами Чусовская - Соликамск и Пермь (Левшино) - Ярино - Углеуральская.
Эксплуатационная длина железных дорог Министерства путей сообщения (Пермского отделения Свердловской ж. д., Ижевского отделения Горьковской ж. д.) составляет 1326 км, из них электрифицировано 1107 км (83,5%). Это практически все основные дороги, за исключением идущей на Бакал. Основные железнодорожные узлы - ст. Пермь-II (г. Пермь) и ст. Чусовская (г. Чусовой). Одной из крупнейших в России является станция Пермь-Сортировочная.
Через Пермь проходит много пассажирских поездов, связывающих Центральный, Северо-Западный, Волго-Вятский районы страны с Уралом, Сибирью и Дальним Востоком, Москву - со столицами Монголии и Китая, Санкт-Петербург - со столицей Казахстана. Один раз в неделю через Пермь проходит поезд Екатеринбург - Новороссийск. Ежедневно от ст. Пермь II отправляется скорый фирменный поезд "Кама" сообщением Пермь - Москва, через день курсирует пассажирский поезд Пермь - Казань, два раза в неделю отправляется поезд Пермь - Адлер, идущий через города Поволжья и Северного Кавказа. В летний период вводится поезд Пермь - Симферополь, увеличивается число отправлений до Адлера, ежедневным становится поезд Екатеринбург - Новороссийск.
По большинству железнодорожных магистралей края осуществляется пригородное пассажирское сообщение. Оно особенно интенсивно в пределах 2-х часовой доступности станции Пермь - II.