鉄道における直通運転(ちょくつううんてん)とは、複数の路線・区間や鉄道事業者にまたがって旅客列車運転することである。列車乗り入れと表現されることもある。英語ではtrackage rightsまたはthrough serviceと表現する。

JR東日本の路線へ直通運転する東武鉄道「100系特急電車スペーシア」(右)
阪神電気鉄道尼崎駅での3社の鉄道車両が並ぶ光景。左から山陽電気鉄道5000系電車近鉄9020系電車阪神8000系電車が並んでいる。