Железнодоро́жный тонне́ль, тоннель для пропуска железнодорожного транспорта через высотные (горный тоннель) или водные (подводный тоннель) препятствия по трассе железных дорог, а также в черте городской застройки (городской тоннель). Железнодорожные тоннели сооружают под один или два пути; при организации двухпутного движения на железных дорогах предпочтение отдают строительству двухпутного тоннеля вместо двух однопутных, т. к. при этом значительно сокращаются объёмы и стоимость работ, упрощаются системы вентиляции, водоотвода и др.

Поперечное сечение двухпутного железнодорожного тоннеля.Поперечное сечение двухпутного железнодорожного тоннеля.Железнодорожные тоннели располагаются в плане на прямых или криволинейных участках с минимальным радиусом кривизны 350 м. Горные железнодорожные тоннели могут иметь односкатный или двухскатный продольный профиль, максимальный уклон которого, в зависимости от категории железной дороги, составляет при длине железнодорожного тоннеля до 300 м от 18 до 40 ‰, а при большей длине несколько уменьшается. По условиям водоотвода уклоны должны быть не менее 3 ‰ (в исключительных случаях не менее 2 ‰). Размеры поперечного сечения железнодорожного тоннеля определяются с учётом установленного габарита приближения строений, размещения эксплуатационных устройств и необходимого уширения между осями пути на кривых. Железнодорожные тоннели оснащают системами искусственной вентиляции (при длине свыше 300 м), связи, сигнализации, водоотвода, противопожарной защиты и др. Для укрытия обслуживающего персонала в стенах железнодорожного тоннеля с каждой стороны на расстоянии 60 м устраивают ниши шириной 20 м, высотой 2,5 м и глубиной 1 м, а для хранения инструментов и материалов – камеры размером 4,0 × 2,8 × 2,5 м, располагаемые в шахматном порядке с каждой стороны не менее чем через 300 м.

Первые железнодорожные тоннели построены в Великобритании на линии Ливерпуль – Манчестер (1190 м) в 1830 г. и Килсби (2218 м) в 1838 г. В России строительство железнодорожных тоннелей ведётся с 1859 г. – Ковенский (1280 м) и Виленский (427 м) тоннели. Ныне эксплуатируются многочисленные железнодорожные тоннели, среди которых наиболее протяжённые (2022): Готардский (Швейцария, 57 км), Сэйкан (Япония, 53,8 км), Евротоннель (Великобритания – Франция, 50,4 км) и др. В России построены Северомуйский (15,3 км), Тоннель под Амуром (7,2 км), Байкальский (6,7 км) и другие железнодорожные тоннели.