Il n'y a pas de service ferroviaire longue distance desservant directement San Francisco. Le seul accès par rail est le service local entre San Jose et San Francisco ("Caltrain") ainsi que le BART (voir ci-dessus) permettant de relier les banlieues suitées au sud de la ville (y compris l'aéroport international SFO) et du côté est de la Baie de San Francisco (via un tunnel sous-marin). Par contre, un service de navette en bus entre plusieurs points de la ville et la gare Amtrak d'Oakland permet de prendre les trains assurant la liaison entre la frontière canadienne au nord et la ville de San Diego, sur la frontière avec le Mexique. Il existe également un train Amtrak reliant Oakland à Chicago.