2020年12月30日，2021春运火车票正式开售。同程旅行率先推出“春运购票日历”，为用户提供火车票预约和购买服务。用户通过购票日历的“提前预约”功能可以提前75天预约购买春运期间车票。在春运火车票开售首日，同程旅行还发布了国内十五条最难抢票的线路预测：广州-重庆、北京-哈尔滨、广州-贵阳、广州-南宁、重庆-广州等成为春运期间最难抢票的火车线路。
春运期间，同程用户打开微信“同程旅行”小程序，一键预约购票后，输入乘车人信息，选择始发站、出发日期、指定车次和指定坐席之后就可以等待放票，系统将为用户“自动排队购票”。预约车票功能将不收取任何手续费，如火车票抢购失败购票款将全额退还。
根据官方放票信息，2021年1月6日，旅客可以预订2月4日（农历小年）的火车票；2021年1月13日，旅客可以预订2月11日（除夕）的火车票；2021年1月19日旅客可以预订2月17日（正月初六）的返程票。预计2021年全国铁路发送旅客4.07亿人次，日均发送旅客1018万人次。
同程交通大数据显示，2021年春运期间铁路客流迁入迁出量较高的城市主要为北京、广州、上海、深圳、成都等外来人口集中的超一线或新一线城市。火车票最难抢购的城市主要集中在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等外来人口较多、就业机会较多的城市群核心区域。
春运火车票发售首日，同程旅行预测的“2021年春运期间最难抢票的15条火车线路”分别为：广州-重庆、北京-哈尔滨、广州-贵阳、广州-南宁、重庆-广州、广州-衡阳、金华-贵阳、上海-西安、广州-武汉、深圳-武汉、广州-达州、深圳-贵阳、广州-岳阳、杭州-贵阳、宁波-贵阳。
2021年春运期间，针对老年人出行在线预订问题，同程旅行推出“老年人关怀计划”，65岁及以上的旅客如预定火车票，可在“同程旅行”小程序领取最高200元的补助权益——这意味着，部分老年旅客有机会在春运期间实现免费乘车。2021年1月4日同程旅行还将重磅推出“省心回家，就同程”春运大促活动，为用户提供更优惠、便利、智慧的出行产品和服务体验。届时用户登录“同程旅行”小程序，点击“春运主会场”即可参与活动。