临沂中心城区共有三个主要火车站：临沂站、临沂北站和临沂东站。其中临沂站位于市区南部，临沂北站位于白沙埠镇，为高速铁路站，临沂东站位于河东区，以货运为主。

普通铁路

新菏兖日铁路、晋豫鲁铁路、胶新铁路、枣临铁路、东平铁路、坪岚铁路等在临沂交汇。

高速铁路

鲁南高速铁路：设计行车速度为350千米/时，临沂境内设置临沂北、费县北、蒙山、莒南北、厉家寨五个站点。

京沪高铁二线：2016年国家“十三五”规划确定经临沂市将在临沂境内设沂水北站、沂南南站、临沂北站、兰陵东站、郯城西站。

济莱临高铁：济莱临高铁时速350千米，将南延至临沂，途径蒙阴县、兰山区。

临连高铁：临连高铁时速350千米，途径临沂北站、临沂东站、临沭北站至连云港站。

国内国际货运班列