长沙约有10个火车站，分别是长沙站、长沙南站、长沙西站、长沙北站、长沙东站、八方山站、观沙岭站、谷山站、芙蓉南站、尖山站等。长沙位于中国华中地区、湘江下游、长浏盆地西缘、湖南东部偏北。长沙是国家重要的交通枢纽，京广铁路贯穿城区南北，沪昆铁路连接东西；京广高速铁路与沪昆高速铁路在长沙火车南站交汇。
长沙站位于长沙市芙蓉区车站中路，2015年改造后的长沙站共7台16线。长沙站联系着京广铁路、石长铁路、长株潭城际铁路等铁路干线。长沙站有长沙轨道交通2号线和3号线经过。
长沙南站位于长沙市雨花区花候路，西站房竖向分为出站层、站台层、高架层三个层面。是连接京广高速铁路与沪昆高速铁路的重要枢纽车站，是中国中南地区的区域性铁路客运中心。
长沙西站位于长沙市望城区金山桥街道和黄金园街道交界处，为线侧下式车站，旅客进出站均通过地下通道前往或离开站台。