Ширина колеи на железнодорожном транспорте - это расстояние между внутренними гранями головок рельсов.

Споры об оптимальной ширине железнодорожной колеи начались сразу после появления первых железных дорог.
В настоящее время ширина колеи железных дорог в разных странах мира различна.
Ещё с середины XIX века стандартом на железных дорогах Российской империи (позже — СССР и Финляндии), а также и впоследствии Монголии, была выбрана ширина колеи 1524 мм, так как она обеспечивает перевозку грузов большей массы, чем распространённая в Западной Европе колея шириной 1435 мм. С мая 1970 года до начала 1990-х годов железные дороги СССР были переведены на колею 1520 мм. Эта же ширина колеи (1520 мм) используется во всех метрополитенах России и СНГ, а также на многих трамвайных линиях.
Интересно отметить, что самая первая железная дорога России - Царскосельская - имела более широкую колею: 1829 мм.
Ширина колеи в 1524 мм впервые стала использоваться в России в ходе постройки Николаевской железной дороги (середина XIX века). Существует мнение, что это было связано с работой на строительстве дорог консультантов из США, и прежде всего Дж. В. Уистлера, а колея именно такой ширины была популярна в то время в южных штатах США. Возможно также, что использовать эту ширину колеи предложили русские инженеры П. П. Мельников и Н. О. Крафт, посетившие Америку перед началом строительства Николаевской железной дороги. Кроме того, эта ширина колеи была удобна тем, что выражалась круглым числом - 5 футов. Существует распространённое мнение, что при выборе ширины колеи сыграл роль и военный аспект - отличная от европейской ширина колеи затруднила бы гипотетическому противнику снабжение войск в случае вторжения в Россию, хотя известно, что скорость перешивания колеи железнодорожными войсками составляет по различным оценкам до 20-50 км в сутки!
Следует заметить, что до начала 1980-х годов второй по распространённости в СССР шириной колеи была 750 мм, использовавшаяся для промышленных, торфо- и лесовозных узкоколеек, а также на детских железных дорогах. Однако за последние 10 лет протяжённость железных дорог этой колеи резко уменьшилась.
Самой распространённой в мире шириной колеи является ширина 1435 мм, что составляет 4 английских фута. Такую колею имеют железные дороги Северной Америки, Китая и Европы (за исключением стран СНГ, Прибалтики, Финляндии, Ирландии, Испании и Португалии). Именно эта ширина колеи была принята для постройки первой пассажирской железнодорожной линии Ливерпуль - Манчестер инженером Джорджем Стефенсоном. Стефенсону, как руководителю проекта, предлагались проекты с разной шириной колеи, но он выбрал самую узкую колею. Очевидно, что при этом он руководствовался минимумом расходов на перестройку мостов и устройство насыпи.
Однако одна из первых британских железнодорожных компаний Great Western Railway использовала широкую колею 2140 мм. На момент принятия английским парламентом Стефенсоновского стандарта ширины колеи 1435 мм в 1846 году, данная компания уже проложила порядка 1000 км пути. Их пришлось срочно переделывать под стандарт Стефенсона.
Существует также предположение о том, что стандартная ширина европейской колеи связана с шириной колеи древнеримской повозки.
На территориях граничащих стран, где используется колея разной ширины часто используют совмещенную колею, чтобы составам местного сообщения не менять колеса при каждом пересечении границы. Такой участок на пути из Петербурга в Хельсинки проходит известный поезд Аллегро.