Barcelona Sants ist der Hauptbahnhof der Stadt und wichtigster Bahnhof des katalanischen Eisenbahnnetzes. Derzeit halten hier alle Nahverkehrs-, Fern- und Schnellzüge (ICE bzw. AVE Madrid-Zaragoza-Barcelona). Dies ist Spaniens größter Bahnhof im internationalen Bahnverkehr. Im innerspanischen Streckennetz steht er an zweiter Stelle. Bis zur Fertigstellung des neuen Bahnhofs Barcelona Sagrera wird dies wohl der wichtigste Knotenpunkt für den Eisenbahnverkehr bleiben.

Der Bahnhof liegt im Stadtviertel Sants-Montjuïc und ist sowohl von der Plaҫa dels Països Catalans (Südeingang) als auch von der Plaҫa Joan Peiró (Nordeingang) zu erreichen.