単線（たんせん）とは、鉄道用語で、上り方向、下り方向の列車を1つの線路のみで運行する区間のことを言う。最低限の設備で列車の運行ができるため、列車の本数の少ない路線では広く利用されている。列車の行き違い（列車交換）は、駅（交換駅）や信号場に設けられた待避設備を使って行う。

上下線が同じ線路を通るため、正しく列車の運行を制御しないと正面衝突の危険性がある。そのため種々の閉塞方式により確実に1閉塞区間に1列車のみを保証するようにしている（日本における鉄道に関する技術上の基準を定める省令でもそのように規定されている）。

宮崎県や徳島県（佐古 - 徳島間は複線ではなく、高徳線と徳島線の単線並列）内の鉄道路線は全区間単線となっている。JRに限れば愛媛県、高知県も該当する（伊予鉄道、土佐電気鉄道に複線区間があるため）。

なお、都市近郊では最初はローカル線・地方交通線であった単線の路線が発展、幹線化し、輸送密度が逼迫している例が発生していて、行き違い設備を増設したり、部分的に複線にしたりして対応している。（例：仙山線、川越線、両毛線、奈良線、嵯峨野線、学研都市線、瀬戸大橋線など）

将来の複線化が容易になるように、複線化用地が確保された路線が存在する（道路の暫定2車線に類似。例：京成千原線、愛知環状鉄道線（一部区間複線化済）、神戸電鉄公園都市線など）。