Sur la ligne reliant les villes de Toulouse et de Latour-de-Carol, la gare d’Ax-les-Thermes se trouve entre les arrêts de Luzenac-Garanou et de Mérens-les-Vals. A partir de là, les voyageurs pourront notamment rejoindre les destinations de Foix en à peine une heure ou d’Ussat-les-Bains en moins d’une demi-heure. Le bâtiment voyageurs est équipé de guichets accessibles à la clientèle du lundi au dimanche, et même les jours fériés. En-dehors des heures d’ouverture, il n’est malheureusement pas possible de se procurer un titre de transport via des distributeurs automatiques. Un parc pour vélos avec trois consignes individuelles et deux accroches-vélos ainsi qu’un parking pour véhicules de 117 emplacements ont été aménagés à proximité. Des dispositions ont été prévues pour les personnes à mobilité réduite. Mise en service en 1888, la gare a été établie à 702 mètres d’altitude dans le département de l’Ariège. Desservie par des trains TER Occitanie, elle se compose de trois voies et de deux quais.
Sur le territoire de la commune d’Ax-les-Thermes, les voyageurs pourront apercevoir le Bassin des Ladres, au centre de la ville, qui est alimenté par des sources chaudes.