Trenitalia collega Porto Torres alle maggiori città della Sardegna, quali Sassari (15 minuti di viaggio), Olbia (2 ore e 30 minuti), Oristano (3 ore) e Cagliari (4 ore). Da Sassari è possibile proseguire anche per Alghero (35 minuti di viaggio), su una linea operata dall'azienda regionale di trasporto pubblico ARST. L'aeroporto Alghero-Fertilia non è servito dalla rete ferroviaria.
Non essendo presenti biglietterie all'interno delle stazioni, è possibile acquistare i biglietti on-line o a bordo dei treni.