益阳市位于湖南中北部，是长江中游城市群重要成员，益阳铁路枢纽是湖南区域影响力较大的铁路枢纽。目前，境内设益阳站（位于赫山区，现为二等站），安化站（位于安化县，现为三等站）、益阳南站（站台规模6台18线）等车站。
建成通车的铁路：沪昆铁路（途经安化县，设安化站，渠江站，烟溪站和新胜利站等4座车站）、石长铁路（全线位于湖南境内，运营速度160 km/h）、洛湛铁路（运营速度120 ~ 200 km/h）和长益常高铁（设计速度350 km/h，境内设益阳南站）等。
在建的铁路项目
益湛铁路电气化改造：指的是益阳至娄底段的电气化改造，起始站益阳东站-娄底站，线路长约101公里，改造后列车最高运行速度120km/h，预计2027年建成通车。电气化改造后，提升铁路列车运输能力，优化湖南地区铁路网建设，进一步推动经济发展。
规划的铁路项目
益娄高铁：于2024年已完成可研编制工作，项目起始站益阳南站-娄底南站，线路长约100公里，按350km/h的速度建设。
黔吉高铁：于2025年1月，项目加快前期工作，争取取得实质性进展。起始站黔江站-吉首东站，线路长约227公里，按350km/h的速度建设。项目建成后，完善渝厦高铁的建设，推动重庆与湖南两地的经济发展，大大缩短重庆至长沙的旅行时间。
益阳处于呼南与渝长厦两大高铁通道的交汇处，是湖南重要的铁路枢纽之一，待益湛铁路电气化改造后，将提升该铁路的互联互通能力，提升益阳铁路枢纽地位。
