สถานีรถไฟหลักและเป็นสถานีปลายทางในจังหวัดเชียงใหม่ คือสถานีรถไฟเชียงใหม่ ปัจจุบันมีรถไฟสายกรุงเทพฯ-เชียงใหม่ โดยผ่านจังหวัดพระนครศรีอยุธยา ลพบุรี นครสวรรค์ พิษณุโลก อุตรดิตถ์ ลำปาง และลำพูน เปิดการเดินรถเร็ว รถด่วน รถด่วนพิเศษ และรถดีเซลรางปรับอากาศ กรุงเทพฯ-เชียงใหม่ รวมวันละ 14 ขบวน (ไป 7 กลับ 7) และนครสวรรค์-เชียงใหม่ วันละ 2 ขบวน (ไป-กลับ)ขบวนรถที่เข้า-ออกเชียงใหม่ มีดังนี้

• รถด่วนพิเศษ
  • ข.9/10 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ (รถด่วนพิเศษอุตราวิถี)
  • ข.7/8 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ ใช้รถดีเซลรางปรับอากาศ ชั้น 2 รุ่น แดวู ทำขบวนนี้
  • ข.13/14 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ มีเฉพาะรถนั่งและนอนปรับอากาศชั้นที่ 1 (บนอ.ป.) และชั้นที่ 2 (บนท.ป.)
• รถด่วน
  • ข.51/52 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ
• รถเร็ว
  • ข.109/102 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ
• รถท้องถิ่น
  • ข.407/408 นครสวรรค์-เชียงใหม่-นครสวรรค์ ใช้รถดีเซลราง ชั้น 3 รุ่น เอ็นเคเอฟ และ ทีเอชเอ็น ทำขบวนนี้
• ขบวนรถในอดีต
  • ขบวนรถด่วนพิเศษนครพิงค์ 1/2 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ (ให้บริการถึงวันที่ 10-11 พฤศจิกายน พ.ศ. 2559)
  • ขบวนรถด่วนพิเศษที่ 11/12 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ
  • ขบวนรถด่วนพิเศษที่ 11/10 กรุงเทพ - เชียงใหม่ - กรุงเทพ
  • ขบวนรถด่วนพิเศษที่ 9/12 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ (เปลี่ยนเลขขบวนเป็น ข.7/8)
  • ขบวนรถพิเศษโดยสารที่ 963/964 กรุงเทพ-เชียงใหม่-กรุงเทพ (ด่วนพิเศษราชพฤกษ์) ให้บริการในช่วงวันที่ 1 พฤศจิกายน พ.ศ. 2549 - 31 มกราคม พ.ศ. 2550