Bölgede bulunan en önemli demiryolu ulaşımı Ankara-Kayseri demiryolu hattı ile sağlanmaktadır. Ankara ile Kayseri arasındaki hattın toplam uzunluğu 323 km’dir. Planlama Bölgesi’nde, demiryolu ulaşımının direkt olarak il merkezinden sağlanabildiği tek il Kırıkkale olup il sınırları içinde 97 km’lik demiryolu ulaşım ağı bulunmaktadır.

Kırıkkale’den geçen başlıca sefer hatları, Doğu Ekspresi, Güney Ekspresi ve Van Gölü Ekspresi olup Kırıkkale Irmak Garı’ndan başlamaktadır.

Ankara-Sivas Yüksek Hızlı Demiryolu Hattı Kırıkkale ilinden geçmektedir. Bununla birlikte Samsun-Amasya-Çorum-Kırıkkale Hızlı Demiryolu Projesi kapsamında söz konusu demiryolu koridoru Kırıkkale Delice ilçesinden geçmekte olup Kırıkkale Samsun arasındaki hızlı tren hat boyu 289 km olması planlanmaktadır.