Sygnalizacja kolejowa – całość urządzeń, sygnałów i przepisów, używanych do bezpiecznego i sprawnego prowadzenia ruchu kolejowego. Sygnalizacja kolejowa jest zwykle typowa dla sieci kolejowej danego kraju lub przedsiębiorstwa kolejowego.
Specyfika sygnalizacji kolejowej wynika z własności kolei jako środka transportu. W odróżnieniu od pojazdów samochodowych, pociągi poruszają się po ściśle wytyczonym torze a ich masa i niski współczynnik tarcia między kołami a szynami wydłużają znacząco drogę hamowania, ponadto często podróżują z wysokimi prędkościami. Z tych powodów pociągi są znacznie bardziej narażone na kolizje, dla których uniknięcia niezbędne było opracowanie ścisłych zasad i sposobów prowadzenia ruchu.
Zasadniczą formą kontroli ruchu na sieci kolejowej jest przekazywanie informacji i poleceń przez osoby odpowiedzialne za kierowanie ruchem kolejowym (np. dyżurnych ruchu) osobom odpowiedzialnym za prowadzenie pociągów (np. maszynistom). Całość sygnałów i znaków umownych oraz procedur niezbędnych do tego celu nazywa się ogólnie sygnalizacją kolejową.