Městem Kyjov prochází železniční trať č. 340, zvaná také Vlárská dráha, z Brna do Uheského Hradiště. Železnice z Kyjova do Bzence byla uvedena do provozu 20. července 1884, z Brna do Kyjova pak 10. října 1887. První vlak se třemi vozy do Kyjova údajně přijel 16. září 1887. V kyjovské stanici zastavují spěšné vlaky. Do Brna jezdí ve všední dny až 19 přímých spojů.
Kromě hlavní stanice je ještě směrem na Vlkoš vlaková zastávka.
Mezi Kyjovem a Mutěnicemi byla od 2. června 1900 provozována doprava na trati š. 257. Do roku 1923 měla tato trať v Kyjově i své vlastní nádraží. 12. prosince 2004 byla však doprava na této trati ukončena a následně 30. dubna 2009 byla trať úředně zrušena. Kyjov tak ztratil přímé železniční spojení s okresním městem Hodonín. Koleje zatím zůstaly položené, ale existují návrhy na přebudování trati na cyklostezku.