Der Bahnhof Immendingen ist ein als Trennungsbahnhof ausgeführter Eisenbahnknoten, an dem sich zwei Bahnstrecken treffen. In Immendingen trifft die Schwarzwaldbahn von Offenburg nach Konstanz auf die Donautalbahn von Donaueschingen nach Ulm. Außerdem ist Immendingen Ausgangspunkt für die Züge der im benachbarten Bahnhof Hintschingen abzweigenden Wutachtalbahn über Blumberg nach Waldshut, von der die Strecke bis Blumberg seit 2004 als Teil des Ringzug-Konzeptes wieder regelmäßig im Personenverkehr bedient wird. Bis zum Bau der Verbindungskurve Tuttlingen–Hattingen (Baden) im Jahr 1934 war Immendingen zudem Endpunkt der Züge aus Richtung Stuttgart (Gäubahn).