大陸横断鉄道（たいりくおうだんてつどう、Transcontinental Railroad）は、広義では大陸の端から端までをつなぐ鉄道一般を指す
1859年、アメリカ合衆国では、東部の鉄道網がミズーリ川を越えてネブラスカ州オマハまで到達していた。西部開拓が進む中、この鉄道の西海岸までの延伸を求める声が高まり、ロビー活動が展開された。1862年、太平洋鉄道法が制定され、連邦政府の財政支援のもとで大陸横断鉄道の建設が推進された。同法の制定はエイブラハム・リンカーン大統領の業績の一つでもある。大陸横断鉄道の建設には、当時南北戦争など分離主義の動きが高まる中、広大なアメリカ合衆国の連邦としての統合を維持するという側面もあった。
同法によって、国策会社としてユニオンパシフィック鉄道とセントラルパシフィック鉄道とが設立され、ユニオンパシフィック鉄道がオマハから西向きへ、セントラルパシフィック鉄道がカリフォルニア州サクラメントから東向きへ、大平原と大山脈と幾多の峡谷を乗り越えて、鉄道建設を進めていった。リンカーンの死から4年後の1869年5月10日、ユタ準州（当時）のプロモントリーサミットで開通記念式典が開催され、最初の大陸横断鉄道が完成した。1872年には日本の岩倉使節団も開通間もない大陸横断鉄道の乗客となっている。その後、20世紀の始めまでに合計8ルートの大陸横断鉄道が作られた。
大陸横断鉄道はそれまでの遅く危険な駅馬車の時代を終わらせ、経済の大動脈として機能した。大陸横断鉄道の開通とホームステッド法の制定によって西部開拓が一層促進された。一方で、同地におけるネイティブ・アメリカンの文化の衰退にも結びついた。
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大陸横断鉄道の構想は早くからあったが、最初に具体的な実地調査を行った人物はアサ・ホイットニーであった。1845年、ホイットニーは8人のチームを率いて想定される鉄道の経路沿いを調査し、沿線に存在する石材や木材などの建設資材の利用可能量、橋梁やトンネルの必要数、沿線の可耕地面積といったデータを推定した。さらに、ホイットニーは企業家や政治家の支援を求めて、地図やパンフレットを配布して回り、連邦議会へ大陸横断鉄道の建設計画を陳情した。しかし、折からの米墨戦争の勃発もあり、計画の実現には至らなかった。