Tomsk har en (hoved)jernbanestasjon og er koblet til den regionale jernbanelinjen Bely Jar - Tajga - Tomsk. Jernbanelinjens opprinnelige lengde var på 95 km og åpnet i 1896. I Tajga møter jernbanelinjen Den transsibirske jernbanen, som er ca. 50 km fra Tomsk. Det finnes også flere mindre stasjoner for forstads- og regionale tog i byen. Total jernbanelengde i Tomsk-regionen er 346 km. Tomsk jernbanen eksisterte som en selvstendig enhet fram til 1961. På nåværende tidspunkt tilhører Tomsk jernbanelinjen til Den vest-sibirske jernbanen, en gren av det russisk jernbaneselskapet.