有4个火车站，分别是杭州站、杭州东站、杭州南站、杭州西站。
杭州站位于上城区环城东路，始建于1906年11月14日（当时称清泰站），因站址在杭州城清泰门内，故本地媒体和民众一般称其为“城站”；最新的杭州站于1997年在拆除40年代日据时期旧站的基础上重建而成，1999年12月28日启用，为上海铁路局辖下的铁路一等站。杭州站为5台9线，多座站台可停靠动车组。始发列车开往全国各个方向，以周边的上海、宁波、温州居多。2005年杭州站发送旅客1462万人次，到达1283万人次。杭州地铁1号线、杭州地铁5号线在此设有”城站“站。
杭州东站位于上城区天城路，建于1992年；改扩建后的杭州东站于2013年7月1日启用，为上海铁路局下辖特等站。车站体量与上海虹桥站相当，为15台30线，是中国乃至亚洲最大的枢纽站点之一。2015年发送旅客392.4万人次，到达515.3万人次。杭州地铁1号线、杭州地铁4号线、杭州地铁6号线和杭州机场轨道快线（在建中）在此设有”火车东站“站。
杭州南站原名萧山站，位于萧山区新塘街道，距离杭州站27千米，现为特等站，是沪昆线和萧甬线两线枢纽。杭州南站规划旅客总量每天4.5万人次，高峰时旅客量每小时1.2万人。2020年7月1日，杭州南站开通暨杭绍城际线首发仪举行，历时7年改扩建的杭州南站正式开通。杭州地铁5号线在此设有”火车南站“站。
杭州西站（在建）位于余杭区仓前街道老宣杭线仓前站北侧；建成后将实现高铁、地铁、公交等多种交通方式的便捷换乘，成为地上地下功能布局合理、产业发展联动融合、土地及空间资源集约高效利用的示范，并作为重大交通基础设施项目，为杭州2022年第19届亚运会提供交通运营服务保障。规划中杭州地铁3号线（在建）和杭州机场轨道快线（在建）在此设有“火车西站”站。