Stasiun Madiun
Layanan kereta api

| Antarkota> Lintas selatan Jawa.Nama kereta api.Eksekutif | Antarkota> Lintas selatan Jawa.Kelas.Eksekutif | Antarkota> Lintas selatan Jawa.Relasi perjalanan.Eksekutif | Antarkota> Lintas selatan Jawa.Relasi perjalanan.Eksekutif | Antarkota> Lintas selatan Jawa.Keterangan.Eksekutif |
| --- | --- | --- | --- | --- |
| Argo Wilis | Panoramic | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Argo Wilis | Eksekutif | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Turangga | Panoramic | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Turangga | Eksekutif | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Argo Semeru | Compartment Suite | Gambir | Surabaya Gubeng | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Argo Semeru | Eksekutif | Gambir | Surabaya Gubeng | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Bima | Compartment Suite | Gambir | Surabaya Gubeng | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Bima | Eksekutif | Gambir | Surabaya Gubeng | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Gajayana | Luxury | Gambir | Malang | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Gajayana | Eksekutif | Gambir | Malang | Via Cirebon–Yogyakarta |
Campuran
| Madiun Jaya | Eksekutif | Madiun | Pasar Senen | Via Yogyakarta–Cirebon |
| Madiun Jaya | Ekonomi Premium | Madiun | Pasar Senen | Via Yogyakarta–Cirebon |
| Sancaka | Eksekutif | Yogyakarta | Surabaya Gubeng | Jadwal malam hanya beroperasi pada hari Jumat–Minggu dan hari libur nasional |
| Sancaka | Ekonomi Premium | Yogyakarta | Surabaya Gubeng | Jadwal malam hanya beroperasi pada hari Jumat–Minggu dan hari libur nasional |
| Malioboro Ekspres | Eksekutif | Purwokerto | Malang | Via Yogyakarta–Blitar |
| Malioboro Ekspres | Ekonomi | Purwokerto | Malang | Via Yogyakarta–Blitar |
| Kertanegara | Eksekutif | Purwokerto | Malang | Via Yogyakarta–Blitar |
| Kertanegara | Ekonomi | Purwokerto | Malang | Via Yogyakarta–Blitar |
| Mutiara Selatan | Eksekutif | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Mutiara Selatan | Ekonomi Premium | Bandung | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Bangunkarta | Eksekutif | Pasar Senen | Jombang | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Bangunkarta | Ekonomi | Pasar Senen | Jombang | Via Cirebon–Yogyakarta |
| Malabar | Eksekutif | Bandung | Malang | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Malabar | Ekonomi Premium | Bandung | Malang | Via Tasikmalaya–Yogyakarta |
| Wijayakusuma | Eksekutif | Cilacap | Ketapang | Via Yogyakarta–Surabaya Gubeng |
| Wijayakusuma | Ekonomi Premium | Cilacap | Ketapang | Via Yogyakarta–Surabaya Gubeng |
| Ranggajati | Eksekutif | Cirebon | Jember | Via Purwokerto–Surabaya Gubeng |
| Ranggajati | Ekonomi | Cirebon | Jember | Via Purwokerto–Surabaya Gubeng |
| Gaya Baru Malam Selatan | Eksekutif | Pasar Senen | Surabaya Gubeng | Via Cirebon Prujakan–Lempuyangan |
| Gaya Baru Malam Selatan | Ekonomi | Pasar Senen | Surabaya Gubeng | Via Cirebon Prujakan–Lempuyangan |
| Singasari | Eksekutif | Pasar Senen | Blitar | Via Cirebon–Lempuyangan |
| Singasari | Ekonomi | Pasar Senen | Blitar | Via Cirebon–Lempuyangan |
Ekonomi
| Sri Tanjung | Ekonomi | Lempuyangan | Ketapang | Via Surabaya Kota–Jember |
| Pasundan | Ekonomi | Kiaracondong | Surabaya Gubeng | Via Tasikmalaya–Lempuyangan |
| Kahuripan | Ekonomi | Kiaracondong | Blitar | Via Tasikmalaya–Lempuyangan |
| Logawa | Ekonomi Premium | Purwokerto | Ketapang | Via Lempuyangan–Surabaya Gubeng |
| Jayakarta | Ekonomi Premium | Pasar Senen | Surabaya Gubeng | Via Cirebon–Lempuyangan |
Lintas utara Jawa
| Nama kereta api | Kelas | Relasi perjalanan | Relasi perjalanan | Keterangan |
Eksekutif
| Brawijaya | Imperial | Gambir | Malang | Via Semarang Tawang–Solo Jebres |
| Brawijaya | Eksekutif | Gambir | Malang | Via Semarang Tawang–Solo Jebres |
Campuran
| Brantas | Eksekutif | Pasar Senen | Blitar | Via Semarang Tawang–Solo Jebres |
| Brantas | Ekonomi | Pasar Senen | Blitar | Via Semarang Tawang–Solo Jebres |
Ekonomi
| Majapahit | Ekonomi | Pasar Senen | Malang | Via Semarang Tawang–Solo Jebres |
| Matarmaja | Ekonomi | Pasar Senen | Malang | Via Semarang Poncol–Solo Jebres |
Kereta bandara
| Nama kereta api | Kelas | Relasi perjalanan | Relasi perjalanan | Keterangan |
| AS Lin BIAS | Eksekutif Bandara | Madiun | Bandara Adi Soemarmo | Sebanyak 2 keberangkatan pagi, 1 keberangkatan siang, dan 2 keberangkatan sore. |
Semua kereta api yang melintas di jalur Surabaya–Surakarta berhenti di Stasiun Madiun. Kereta api tersebut pada umumnya melayani berbagai jurusan di Jawa, serta tersedia layanan kelas ekonomi, premium, bisnis, dan eksekutif. Per 1 Februari 2025, jumlah perjalanan kereta api penumpang yang berhenti di Stasiun Madiun terhitung sekitar 68 perjalanan.
Per 1 Februari 2025, terdapat penambahan layanan kereta api penumpang yang beterminus di Stasiun Madiun, yaitu kereta api Madiun Jaya, sebuah kereta api kelas campuran yang diluncurkan untuk melayani arah Jakarta Pasar Senen melalui Yogyakarta. Sebelumnya, KAI juga meluncurkan kereta api Bandara Internasional Adi Soemarmo (KA BIAS) rute Madiun–Surakarta–Bandar Udara Adi Soemarmo pada 2 November 2024. KA BIAS menjadi kereta api lokal pertama yang beroperasi di lintas Madiun–Surakarta setelah layanan kereta api Madiun Jaya Ekspres dihapus pada tahun 2017.
Selain kereta api penumpang, Stasiun Madiun juga melayani angkutan kereta api barang dengan jumlah perjalanan kereta api keseluruhan mencapai 12 perjalanan. Sebanyak empat perjalanan kereta api barang parcel dilayani di stasiun ini dengan tujuan Jakarta, Bandung, Surabaya, dan Malang. Stasiun ini juga merupakan stasiun ujung bagi kereta api ketel Pertamina yang melayani angkutan bahan bakar minyak menuju Stasiun Benteng di Surabaya dan Stasiun Rewulu di Bantul, Yogyakarta.