Im öffentlichen Personennahverkehr befindet sich Katernberg an der Bahnstrecke Duisburg–Dortmund und ist über den Haltepunkt Essen Zollverein Nord (bis Ende 2009: Essen-Katernberg Süd) erreichbar. 2010 hielt hier zusätzlich aufgrund der Ernennung Essens zur Kulturhauptstadt 2010 der Rhein-Emscher-Express RE3. Bis Dezember 2019 hielt dort die Linie S2 und stellte eine Verbindung nach Duisburg oder Dortmund her. Seitdem wird der Haltepunkt von den Regionalbahn-Linien RB 32 (Duisburg–Dortmund) und RB 35 (Gelsenkirchen–Mönchengladbach) bedient.