Autonkuljetusvaunu tai autojenkuljetusvaunu on junanvaunu, jolla voi kuljettaa rautateitse autoja ja muita tieliikenteessä käytettäviä ajoneuvoja. Vaunut voivat olla yksinkertaisia lavettityyppisiä avovaunuja tai täysin katettuja ja lämmitettyjä umpivaunuja, joissa matkustajat voivat pysyä autoissaan matkan ajan.
Suomessa tavallinen autonkuljetusvaunu on autojunan vaunu, jossa kuljetetaan junamatkustajien autoja. Sellaiseen mahtuu kymmenkunta henkilöautoa kahteen kerrokseen. Näitä vaunuja Suomessa on käytössä maan halki kulkevissa yöjunissa. Autovaunumalleja ovat Gd ja Gfot. Gfot-autovaunun ylätasolla ei ole kattoa.
Nykyaikaiset autonkuljetusvaunut voivat olla muunneltavia niin, että ne voi muuttaa yksikerroksisesta kaksi- ja kolmikerroksisiksi välipohjia siirtämällä lastattavien autojen korkeudesta riippuen[1]. Autonkuljetusvaunu voi olla myös yksittäisen auton tai pyörillä varustetun työkoneen kuljetustapa. Esimerkiksi marsalkka Mannerheimin sodanaikaiseen erikoisjunaan kuului hänen tieliikenteessä käyttämänsä auton kuljetusvaunu.[2]