海淀区离北京火车站中最近的是北京西站。北京西站北站口就坐落在北京市海淀区羊坊店街道莲花东路与会城门路交叉处。

北京西站内有地铁七号线，地铁九号线，地铁八号线，站外往西是地铁十号线，站外有公交停车场，地下有出租车专用通道，交通方便。

另外，北京北站坐落在海淀区与西城区交接处的西直门外，是除北京西站外离海淀区第二个最近的火车站。