A nagysebességű vasút (röviden NSV, angol nyelven High Speed Rail vagy HSR) a hagyományos vasúti közlekedésnél lényegesen gyorsabb vasúti közlekedés, amely speciális gördülőállományból és dedikált pályákból álló integrált rendszert használ. Bár nincs egyetlen, világszerte érvényes szabvány, a 250 km/h feletti sebességre épített vonalakat és a 200 km/h feletti sebességre korszerűsített vonalakat széles körben nagysebességűnek tekintik. Az Európai Unió szabályozása szerint az alsó sebességhatár 250 km/h.
1964-ben Japánban megkezdte működését az első nagysebességű vasúti rendszer, a Tókaidó Sinkanszen, amely széles körben „bullet train” (magyarul „golyóvonat”) néven vált ismertté. A nagysebességű vonatok többnyire normál nyomtávú (gyakorlatilag az egyetlen normál nyomtávú fővonali vasútvonalat képviselik az olyan országokban, mint Japán vagy India), folyamatosan hegesztett sínből készült vágányokon közlekednek egy olyan vízszintesen vezetett útvonalon, amely nagy ívsugarakkal terveztek. Egyes régiók azonban, ahol a vasútvonalak szélesebbek, mint például a volt Orosz Birodalom egyes részei (beleértve Oroszországot és Üzbegisztánt), igyekeztek nagysebességű, orosz nyomtávú (1520 mm) vasúthálózatot kiépíteni. Eddig nem terveztek vagy építettek nagysebességű vasutat keskeny nyomtávra, a Spirit of Queensland a leggyorsabb keskeny nyomtávolságú vasút 160 km/h-s csúcssebességet ért el kereskedelmi forgalomban fokföldi nyomtávolságon.Számos ország épített és fejlesztett, vagy jelenleg is épít nagysebességű vasúti infrastruktúrát a nagyvárosok összekötésére, többek között Ausztria, Belgium, Kína, Dánia, Finnország, Franciaország, Németország, India, Indonézia, Olaszország, Japán, Marokkó, Hollandia, Norvégia, Lengyelország, Portugália, Oroszország, Szaúd-Arábia, Dél-Korea, Spanyolország, Svédország, Svájc, Tajvan, Törökország, Egyesült Királyság, Amerikai Egyesült Államok, Üzbegisztán és Vietnám. A nagysebességű vasút csak Európában és Ázsiában lépi át a nemzetközi határokat. Kína több mint 37 900 km nagysebességű vasútvonalat épített, ami a világ összes nagysebességű vasútvonalának több mint kétharmadát teszi ki.A nagysebességű vasút a leggyorsabb földi kereskedelmi közlekedési eszköz. Kínában van a leggyorsabb hagyományos nagysebességű vasútvonal rendszeres üzemben, a Peking-Sanghaj nagysebességű vasútvonalon a vonatok akár 350 km/h sebességet is elérik. A 2004-ben megnyitott sanghaji lebegő mágnesvasút a leggyorsabb kereskedelmi forgalomban lévő mágnesvasút, 431 km/h sebességgel. 2007-ben egy TGV Euroduplex motorvonat 574,8 km/h-s rekordot döntött, ezzel a világ leggyorsabb hagyományos kerekes vonata lett. 2007-ben a japán Csúó Sinkanszen egy Tokió és Oszaka között épülő mágnesvasútvonal, amely 505 km/h-s kereskedelmi sebességgel fog közlekedni, és 2027-ben kezdi meg működését.
A nagysebességű vasút elsősorban személyszállító szolgáltatás, de néha más feladatot is ellát. Franciaországban a TGV postát is szállított a La Poste-nak, Kínában és Olaszországban pedig napjainkban is közlekednek teherszállító motorvonatok. Bizonyos esetekben a pálya vegyes használatú, a nagysebességű vasútvonalakat lassabb teherszállító vonatok is használhatják, alacsonyabb sebességgel.
