Через Львів також проходить значна частина залізничних шляхів, що з'єднують Україну з Європою. У 2010-х роках планується втілення проєкту «Євроколія», суть якого зводиться до сполучення Львова з Польщею залізничною лінією з шириною колії 1435 мм, що дозволить інтегрувати місто до європейської мережі швидкісних залізниць. У Львові розміщена штаб-квартира Львівської залізниці — найстаршої та однієї з найбільших складових Державної адміністрації залізничного транспорту України. Львівський головний залізничний вокзал є її основними воротами.