Tàu hỏa hoặc tầu hỏa hoặc xe lửa[1](Hán Việt: Hỏa xa, nay ít dùng) là một loại phương tiện giao thông, gồm đầu tàu và các toa nối lại. Tàu hỏa chạy trên đường sắt và được dùng để vận chuyển người, trang thiết bị hay các vật tư khác. 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). Tàu hỏa là thành tố trung tâm của vận tải đường sắt - một loại hình vận tải phổ biến và tương đối rẻ tiền.