Wesentlich zur infrastrukturellen Erschließung des Ruhrgebietes mit Anbindung des Rheinlands trägt die S-Bahn Rhein-Ruhr bei. Die Hauptlast der regionalen Verkehrsleistungen tragen allerdings die RegionalExpress-Linien. Fast alle RE-Linien führen vom Rheinland quer durch das Ruhrgebiet von Duisburg über Dortmund nach Hamm und teilweise weiter ins östliche Westfalen. Der beabsichtigte Ausbau des RegionalExpress-Netzes („Metroexpress“) scheitert an den gegenwärtigen finanziellen Schwierigkeiten des ÖPNV.
In Witten betreibt die Deutsche Bahn das Eisenbahnausbesserungswerk in der Nähe des Hauptbahnhofes. Hier wurde 2005 eine neue Lagerhalle für Weichen gebaut.