Een tramtrein is een benaming voor een tramvoertuig dat naast tramsporen ook gebruikmaakt van treinsporen. Er is een tramvoertuig nodig dat kan rijden op de lage bovenleidingspanning voor trams en de hogere spanning voor treinen en overweg kan met treinbeheersing. Ook de sporen dienen aangepast te zijn; er is verschil tussen trein- en tramspoor. Het systeem wordt beschouwd als een vorm van lightrail. Het begrip is oorspronkelijk afkomstig uit Frankrijk, daar spreekt men van een tram-train. Het moet niet verward worden met het omgekeerde begrip treintram (Zwickau-model): een trein die ook als tram in de stad kan kan rijden en daarvoor onder meer uitgerust is met richtingaanwijzers.