Tàu hỏa hoặc xe lửa [1] (Hán Việt: hoả xa, nay ít dùng) là một hình thức vận tải đường sắt bao gồm một loạt các phương tiện được kết nối với nhau thường chạy dọc theo đường ray (hoặc đường sắt) để vận chuyển hành khách hoặc hàng hóa. Một con tàu có thể lắp một hay nhiều hơn số đầu tàu và các toa, trong đó có thể là toa hành khách và toa hàng. Nhiều con tàu lắp đặt 2 đầu máy ở 2 đầu tàu, gọi là hai đầu kéo. Một con tàu cũng có thể chạy ngược (tức đuôi tàu chạy trước, đầu máy chạy sau).Lực cho đoàn tàu được cung cấp bởi một đầu máy riêng biệt hoặc các động cơ riêng lẻ trong một tổ máy nhiều bánh tự hành. Thuật ngữ "động cơ" thường được sử dụng thay thế cho đầu máy. Mặc dù trước đây động cơ đẩy hơi nước chiếm ưu thế, nhưng các loại đầu máy phổ biến nhất là động cơ diesel và điện, loại đầu máy này được cung cấp bằng dây trên không hoặc đường ray bổ sung. Xe lửa cũng có thể được kéo bằng ngựa, được kéo bằng động cơ hoặc cáp dẫn động bằng nước hoặc tời dây, chạy xuống dốc bằng trọng lực, hoặc chạy bằng khí nén, tuabin khí hoặc pin điện.Đường chạy của tàu thường bao gồm hai đường ray chạy với khoảng cách cố định, có thể được bổ sung bằng các đường ray bổ sung như đường ray dẫn điện ("đường ray thứ ba") và đường ray giá đỡ. Đôi khi cũng sử dụng các đường ray đơn và đường dẫn maglev.[2]Tàu khách bao gồm các phương tiện chuyên chở hành khách và thường có thể rất dài và nhanh. Hệ thống đường sắt cao tốc bắt đầu mở rộng nhanh chóng vào cuối thế kỷ 20 và đây vẫn là một chủ đề chính của sự phát triển hơn nữa. Thuật ngữ " đường sắt hạng nhẹ " đôi khi được dùng để chỉ hệ thống tàu điện hiện đại, nhưng nó cũng có thể có nghĩa là một dạng trung gian giữa xe điện và xe lửa, tương tự như hệ thống vận chuyển nhanh bằng đường sắt hạng nặng.Tàu chở hàng (hàng hóa) sử dụng toa hàng (hoặc toa xe / xe tải) để vận chuyển hàng hóa hoặc vật liệu (hàng hóa). Có thể vận chuyển hành khách và hàng hóa trên cùng một chuyến tàu bằng cách sử dụng một toa hỗn hợp.Các toa tàu và máy móc được sử dụng để bảo dưỡng và sửa chữa đường ray, được gọi là thiết bị " bảo dưỡng đường "; những thứ này có thể được lắp ráp để bảo trì đường tàu. Tương tự, các đoàn tàu chuyên dụng có thể được sử dụng để cung cấp các dịch vụ hỗ trợ cho các ga dọc theo tuyến xe lửa, chẳng hạn như thu gom rác thải hoặc doanh thu.Tên gọi "tàu hỏa" trong tiếng Việt ban đầu để chỉ loại tàu chạy bằng động cơ hơi nước, nhưng tên gọi này có thể được áp dụng cho cả các loại tàu chạy trên đường ray sử dụng động cơ điện hay diesel hay các công nghệ khác.