Phương tiện giao thông đường sắt là phương tiện vận chuyển hành khách và hàng hóa bằng các phương tiện có bánh chạy trên đường ray hay còn gọi là đường ray.Nó cũng thường được gọi là vận tải đường sắt.Trái ngược với vận tải đường bộ, nơi các phương tiện chạy trên một bề mặt phẳng đã chuẩn bị sẵn, các phương tiện đường sắt (đầu máy toa xe) được định hướng bởi đường ray mà chúng chạy.Đường ray thường bao gồm các đường ray bằng thép, được lắp đặt trên các thanh giằng (tà vẹt) và chấn lưu, trên đó đầu máy toa xe, thường được lắp bánh xe kim loại, di chuyển.Các biến thể khác cũng có thể thực hiện được, chẳng hạn như đường ray bản, trong đó các đường ray được gắn chặt vào một nền bê tông nằm trên một bề mặt đã được chuẩn bị sẵn.
Toa xe trong hệ thống vận tải đường sắt thường gặp lực cản ma sát thấp hơn so với phương tiện giao thông đường bộ, vì vậy các toa chở khách và toa hàng (toa xe và toa xe) có thể được ghép thành các đoàn tàu dài hơn.Hoạt động này được thực hiện bởi một công ty đường sắt, cung cấp dịch vụ vận chuyển giữa các ga tàu hoặc các cơ sở khách hàng vận chuyển hàng hóa.Điện được cung cấp bởi các đầu máy xe lửa lấy điện từ hệ thống điện khí hóa đường sắt hoặc tự sản xuất điện, thường là bằng động cơ diesel.Hầu hết các đường đua đều có hệ thống tín hiệu đi kèm.Đường sắt là một hệ thống giao thông đường bộ an toàn khi so sánh với các hình thức vận tải khác.[Nb 1] Vận tải đường sắt có khả năng sử dụng hành khách và hàng hóa ở mức độ cao và tiết kiệm năng lượng, nhưng thường kém linh hoạt và tốn nhiều vốn hơn so với vận tải đường bộ, khi mức lưu lượng truy cập thấp hơn được xem xét.
Đường sắt do con người kéo lâu đời nhất có niên đại từ thế kỷ thứ 6 trước Công nguyên, với Periander, một trong Bảy nhà hiền triết của Hy Lạp, được ghi nhận là người đã phát minh ra nó.Vận tải đường sắt nở rộ sau khi người Anh phát triển đầu máy hơi nước như một nguồn năng lượng khả thi trong thế kỷ 19.Với động cơ hơi nước, người ta có thể xây dựng các tuyến đường sắt chính, vốn là một thành phần quan trọng của Cách mạng Công nghiệp.Ngoài ra, đường sắt giảm chi phí vận chuyển và cho phép ít hàng hóa bị thất lạc hơn so với vận tải đường thủy, vốn thỉnh thoảng phải đối mặt với tình trạng chìm tàu.Sự thay đổi từ kênh đào sang đường sắt đã tạo điều kiện cho “các thị trường quốc gia” trong đó giá cả thay đổi rất ít giữa các thành phố.Việc phát minh và phát triển đường sắt ở châu Âu là một trong những phát minh công nghệ quan trọng nhất của thế kỷ 19;ở Hoa Kỳ, người ta ước tính rằng nếu không có đường sắt, GDP sẽ thấp hơn 7% vào năm 1890.
Vào những năm 1880, các đoàn tàu điện khí hóa đã được giới thiệu, đồng thời cũng là những tuyến đường xe điện và hệ thống vận chuyển nhanh đầu tiên ra đời.Bắt đầu từ những năm 1940, các tuyến đường sắt không điện khí hóa ở hầu hết các quốc gia đã thay thế đầu máy hơi nước bằng đầu máy diesel-điện, quá trình này gần như hoàn tất vào năm 2000. Trong những năm 1960, hệ thống đường sắt cao tốc điện khí hóa đã được giới thiệu ở Nhật Bản và sau đó là ở Nhật Bản. một số nước khác.Các hình thức vận chuyển mặt đất có hướng dẫn khác ngoài các định nghĩa về đường sắt truyền thống, chẳng hạn như đường ray một ray hoặc tàu đệm từ, đã được thử nghiệm nhưng được sử dụng hạn chế.Sau khi suy giảm sau Thế chiến II do sự cạnh tranh của ô tô, vận tải đường sắt đã hồi sinh trong những thập kỷ gần đây do tắc nghẽn đường bộ và giá nhiên liệu tăng cao, cũng như việc các chính phủ đầu tư vào đường sắt như một biện pháp giảm lượng khí thải CO2 trong bối cảnh lo ngại về sự nóng lên toàn cầu.