Sør-Dakota hadde 2 960 km med jernbanespor som ble trafikkert i 2007. All jernbanetrafikk i Sør-Dakota er godstrafikk, unntatt to museumsjernbaner i Black Hills. Det største jernbaneselskapet i Sør-Dakota er BNSF Railway, etterfulgt av Rapid City, Pierre and Eastern Railroad (tidligere Dakota, Minnesota and Eastern Railroad). I 2014 eide de til sammen 80 % av jernbanenettet. Sør-Dakota og Wyoming er de eneste delstatene i det kontinentale USA som ikke betjenes av Amtrak.