Mělnické nádraží leží na elektrizované trati Lysá nad Labem – Ústí nad Labem a na trati Mladá Boleslav – Mělník. Směrem na Ústí odbočuje vlečka do kontejnerového terminálu v přístavu, tzv. nákladní stanice Mělník Labe. Ve městě je ještě zastávka Mělník-Mlazice.
Stanici postavila Rakouská severozápadní dráha podle jednotného vzoru architekta Carla Schlimpa; provoz začal 1. ledna 1874 s celým úsekem z Lysé do Ústí nad Labem-Střekova. V červnu 1897 se dokončilo spojení s Mšenem, v roce 1905 prodloužené do Mladé Boleslavi. Úsek z Lysé do Mělníka byl zdvoukolejněn v roce 1909, elektrický provoz začal v roce 1958.