Nákladní vlak je vlak, který slouží k přepravě zboží po železnici. Skládá se ze soupravy nákladních vozů (bez ohledu na to, zda jsou prázdné nebo ložené) a z jedné či více lokomotiv, které zajišťují pohyb vlaku. Nákladní vlak může zajišťovat také dopravu osobních vozů či speciálních vozidel.
Historicky příslušela role provozovatele nákladních vlaků unitárním železnicím, ať už v majetku státu, tak v soukromém vlastnictví, v současnosti je však tato praxe v různých částech světa různá. V rámci Evropské unie i v některých dalších evropských státech mimo EU se nákladní dopravou zabývají většinou specializovaní nákladní dopravci.
Nejvyšší dovolená hmotnost nákladního vlaku závisí kromě sklonových poměrů dané trati a trakčních vlastností lokomotiv také na pevnosti používaného spřáhla. Proto v zemích, kde je používáno samočinné spřáhlo nákladního typu, jako jsou nástupnické země bývalého Sovětského svazu či USA, jezdí výrazně delší a těžší nákladní vlaky než v zemích, kde je používáno tradiční táhlové ústrojí se šroubovkou. Omezená pevnost šroubovky může být částečně kompenzována používáním postrků, někdy jen na části trasy vlaku.
Délka nákladního vlaku je omezena délkou předjízdných kolejí ve stanicích resp. výhybnách.
V oblastech se souvislým hustším osídlením, např. v západní a střední Evropě, existují souvislé elektrizované magistrální tratě, na kterých bývají nákladní vlaky převážně vedeny elektrickou lokomotivou stejně jako vlaky osobní dopravy. Při nižší hustotě osídlení (Severní Amerika, Rusko, …) je charakter nákladní dopravy odlišný: elektrizovat tratě je ekonomické jen kvůli předměstské osobní dopravě v aglomeracích a jejich okolí; nákladní vlaky bývají vedeny dieselovými lokomotivami v celé trase, i na elektrizovaných tratích. Bývají velmi dlouhé, těžké a vedené několika silnými lokomotivami, jejichž napájení v elektrickém provedení by bylo problematické. V historii se ale na americké nákladní vlaky elektrické lokomotivy používaly. Patřila k nim například lokomotiva GG1.
V Česku jsou na síti provozovatele dráhy Správa železnic provozovány následující druhy nákladních vlaků:
Do roku 2001 se na tehdejší síti Českých drah používaly také následující druhy nákladních vlaků:
Od změny předpisu D1 roku 2015 byly druhy Rn, Pn a Vn sloučeny do jediné kategorie Pn, jenž zahrnuje všechny vlaky určené pro přepravu zátěže mezi stanicemi, zpravidla bez manipulace na trase.[3]