Transkontinentalna željeznica je željeznički sustav koji prelazi cijeli kontinent, završavajući na moru ili drugim kontinentalnim granicama. Ti su željeznički sustavi nekoć bili vrhunac ljudske tehnološke inovacije, a i danas se za mnoge pokazuju korisnim i praktičnim prijevoznim sredstvom. Transkontinentalne željeznice još uvijek postoje diljem planeta i redovito se koriste za prijevoz putnika i tereta.
Mnogi povjesničari gradnju američke prve transkontinentalne željeznice smatraju prekretnicom u povijesti SAD-a. Izgrađena 1860-ih, željeznica je spojila kultivirana utočišta istočne obale s otvorenim, uspješnim divljinama Zapada, eliminirajući iscrpljujuće mjesece opasnog putovanja za tisuće putnika. Ova transkontinentalna željeznica zapravo je izravno prešla samo oko pola zemlje; istočni terminal u Omahi, Nebraska, bio je povezan s već postojećom mrežom istočnih željeznica. Tek 1869. željeznica je došla u dodir s Tihim oceanom, budući da je izvorni zapadni terminal bio preko 100 milja (161 km) od Pacifika u glavnom gradu Kalifornije Sacramentu.
Dok je američka transkontinentalna željeznica hvaljena kao svijetli trenutak američke tehnološke superiornosti, sama se željeznica pokazala komercijalnim neuspjehom. Moćni željeznički baruni koji su posjedovali rutu ubrzo su saznali da su troškovi održavanja pruge koja je prolazila kroz desetke vremenskih i visinskih zona daleko skuplji nego što su prvobitno planirali. Iako je ujedinila državu, željeznica je ubrzo propala. Iako dijelovi željeznice ostaju u funkciji u 21. stoljeću, više se ne koristi kao transkontinentalna ruta.
Transsibirska željeznica, koja povezuje Moskvu s Japanskim morem, suočila se s daleko oštrijom klimom od američkih napora, ali se s vremenom pokazala daleko trajnijom. Započeta 1891. godine, ova transkontinentalna pruga doživjela je više-manje kontinuiranu izgradnju i poboljšanje, te je postala jedna od najpoznatijih željezničkih trasa u svijetu. U 21. stoljeću vrijeme prijelaza od Pacifika do zapadne granice Rusije traje oko 12 dana tranzita.
U Australiji se velika trans-australska željeznica suočila sa zanimljivim problemima dizajna dok je prolazila kroz smrtonosno vruću ravnicu Nullabor početkom 20. stoljeća. Glavna zabrinutost bila je to što su pojedine australske države svaka imale specifične kolosijeke, od kojih se nijedna ne podudara jedna s drugom. Brzina rute je uvelike patila zbog ovog problema, što je prisiljavalo putnike i teret da se iskrcaju i pretovare na različite lokomotive svaki put kada se širina kolosijeka promijeni. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća dovršena je standardizacija ove najjužnije transkontinentalne željeznice, što je omogućilo lagano putovanje od Port Auguste na jugoistoku do Kalgoorlieja na zapadu.