La gare SNCF de Dijon est desservie par des trains du réseau TER Bourgogne et par des TGV en direction de Paris-Gare de Lyon, Metz, Besançon, Bordeaux, Montpellier, Toulouse, Lyon, Valence, Marseille, Nice, Lille, mais aussi par des trains directs Dijon-Ville – Reims et Dijon-Ville – Grenoble via Lyon.
La ville de Dijon possède une autre gare, la gare Dijon-Porte-Neuve, qui est réservée au trafic TER et marchandises.
Une nouvelle ligne reliera le futur tramway de Dijon aux deux gares dijonnaises.
