火车渡轮是指一种用来承载火车的船，是一种将被海洋、湖水或河道分隔且难以用其他方式连接（如隧道、桥梁）的铁路连接起来的运输工具。这种船通常都会有一层装上路轨的甲板，在船头及船尾有一道闸门供列车进出之用。这种船除了可以运载火车之外，还可以独立航行。在日本，经过改装的火车渡轮更有同时接载车辆及乘客的功用。
最早的火车渡轮出现在1849年的英国，由汤玛斯·包治（Thomas Bouch）设计。在美国，直到1950年代，火车渡轮一直都是被称为汽车渡轮（Car ferries），及后因为汽车的普及使真正的汽车渡轮出现，才使该词转而指运载车辆的船只。中国最早的火车渡轮在1911年广东新会牛湾的新宁铁路上出现。
此外，外销用途的铁路机车或客货车厢，若要借由海运运往其他国家的话，通常会使用火车渡轮，将外销他国的火车从本国港口铁道驶入渡轮船舱后，再开到外国港口的铁路码头并运交给国外铁路公司。
