Seit September 2011 gibt es direkte Zugverbindungen zwischen der Madrider Innenstadt und dem Terminal 4 am Flughafen Madrid-Barajas. Die S-Bahn Züge (Cercanías) verkehren ab den Madrider Bahnhöfen Atocha (Fahrzeit 25 Minuten), Chamartín (11 Minuten) und Príncipe Pío (38 Minuten), zu- und ausgestiegen werden kann auch im unterirdischen Bahnhof an der Puerta del Sol mitten im Stadtzentrum (23 Minuten).
Gefahren wird im 30 Minuten-Takt von 05.15 bis 23.32 Uhr in Richtung Barajas und von 05.59 bis 0.15 Uhr in der Gegenrichtung. Die einfache Fahrt kostet 2.15 Euros, Besitzer eines AVE-Tickets fahren gratis. Vorgesehen ist zudem ein weiterer Ausbau, der es ermöglichen soll, dass die AVE-Hochgeschwindigkeitszüge ab 2013 direkt bis zum Flughafen fahren können.