有南北向的京沪铁路、东西向的新兖-兖石铁路，以及与京沪铁路大致平行的京沪高铁。京九铁路则于西北一隅过境。京沪铁路自济南、泰安南下，经磁窑由曲阜入境，转西南至兖州，后转东南经邹城出境，再经滕州、枣庄出省。新兖铁路起河南新乡，经巨野由嘉祥入境，东行经济宁城南转东北，至兖州汇入京沪铁路，是为兖州站。兖石铁路起兖州站，经京沪铁路南行至程家庄分轨，转东北至曲阜，东行经泗水出境，再东南经平邑、临沂，至日照石臼港出海。京沪高铁自济南、泰安南下，由曲阜入境，南行经曲阜东站，由邹城出境，再经滕州、枣庄出省。