湘黔线横贯市境，京广线在市区经过，洛湛线在市境西北经过。京广线湘潭联络线和武广高铁湘潭联络线也再规划建设当中。10余家大型企业各有铁路专线与这两大干线相通。境内设有湘潭站、湘潭东站（货运站）、湘乡站和韶山站四个大站。湘潭站与湘乡站目前都在新建当中，将在很大程度上改善湘潭的铁路客货运条件，两站并将新建城际场。预计在2012年春节前后湘潭站复客运。
长株潭城铁已经进入施工阶段，在湘潭境内将建设韶山，荷塘，板塘，湘潭四站。预计2014年底前建成通车。2010年3月26日开工建设的沪昆客运专线铁路通过雨湖区，湘潭县，韶山市，湘乡市，并在雨湖区响水乡与韶山市永义乡新建湘潭北站与韶山南站。