Sognsvannsbanen er ei av linjene i T-banenettet i Oslo. Banen har namn etter endehaldeplassen Sognsvann i Oslo, som ligg i nærleiken av det store vatnet Sognsvann i Nordmarka.
Mellom Ullevål stadion stasjon på Songsvannsbanen og Carl Berners plass stasjon på T-banelinja Grorudbanen går det eit tverrsamband via Nydalen, Storo og Sinsen, opna i 2006. Det køyrast ei ringrute, kalla Ringen, over dette tverrsambandet, gjennom fellestunnelen gjennom Oslo sentrum, og over Grorudbanen og Sognsvannsbanen. Etter at Lørenbanen opna 3. april 2016, går det òg tog til og frå Vestli, endestasjonen på Grorudbanen, via Songsvannsbanen og Ringen.
Sognsvannsbanen passerer mellom anna Universitetet i Oslo og Meteorologisk institutt på Blindern, fotballareanaen Ullevaal Stadion, studentbyane på Kringsjå, og ved endehaldeplassen ligg Riksarkivet, Statsarkivet i Oslo, Norges idrettshøgskole og Toppidrettssenteret.
Til liks med dei andre vestlege T-banelinjene i Oslo, har og Sognsvannsbanen ei fortid som forstadsbane. Banen vart bygd mellom Majorstuen og Sognsvann av det kommunale aksjeselskapet A/S Akersbanerne, skipa av den dåverande Aker kommune i 1917 for å byggje og drive forstadsbanar mellom Aker kommune og Kristiania, som då var namnet på Oslo. Bygginga av Sognsvannsbanen tok til i 1922, men vart stogga etter ein streik og ikkje teke opp att før i 1933. Banen vart opna i 1934, og vart frå fyrst dagen drive av A/S Holmenkolbanen, som i 1933 hadde vorte omorganisert på ein måte som gav Aker kommune så avgjerande innverknad på selskapet at det gjorde A/S Akersbanerne overflødig. Formelt vart A/S Akerbanerne avvikla som eige selskap då dei to grannekommunane Aker og Oslo vart slege saman til ein kommune under namnet Oslo i 1948.
Songsvannsbanen vart soleis ei av linjene i A/S Holmenkolbanens linjenett fram til 1975, då A/S Oslo Sporveier tok over selskapet. Banen nytta seg av felleslinja under jorda mellom Majorstuen og Nationaltheatret undergrunnsstasjon i Oslo sentrum på same vis som dei to andre banene selskapet dreiv, Holmenkollbanen og Røabanen (som òg Kolsåsbanen nytta seg av frå Sørbyhaugen og inn til Oslo sentrum).
Frå opninga av Songsvannsbanen i 1934 og fram til på slutten av 1970-talet vart skrivemåten Sognsvatn nytta om endehaldeplassen.
Sognsvannsbanen var bygd om til T-banestandard i 1993 som den fyrste av dei vestlege forstadsbanane.