Kolejka zębata to kolejka wyposażona w zębaty tor środkowy, który łączy się z zębatką pod lokomotywą. Zębatka i tor zwiększają przyczepność pociągu. Takie koleje można znaleźć w wielu regionach świata i choć często są one eksploatowane jako nowości, ponieważ pociągi są mniej intensywnie wykorzystywane do transportu, niektóre nadal są wykorzystywane w zastosowaniach praktycznych.
Głównym powodem zainstalowania kolejki zębatej jest obawa, że pociąg może mieć trudności z pokonywaniem poziomu. W takim przypadku użycie koła zębatego i toru środkowego zapobiegnie poślizgowi pociągu podczas wjeżdżania w górę lub w dół pochyłości. Koleje zębate mogą być używane na zboczach gór, aby pociąg mógł bezpiecznie wjeżdżać i schodzić z góry, a także w obszarach miejskich i wiejskich, gdzie nachylenie jest na tyle strome, że konwencjonalny pociąg może nie być w stanie nim poruszać.
Prędkość to ograniczenie w kolejce zębatej. Pociąg może na ogół poruszać się dość wolno, ponieważ przegub koła zębatego i toru uniemożliwia szybki postęp. Lokomotywa może pchać lub ciągnąć wagony w zależności od tego, czy jedzie pod górę, czy w dół i od preferencji operatora. Dzięki zębatce i torze lokomotywa ma doskonałą zdolność hamowania, co może znacznie zwiększyć bezpieczeństwo.
Kolejka zębata, znana również jako zębatka lub kolej zębata, może być używana do przemieszczania ludzi i towarów w obszarze, w którym inne pojazdy mogą nie działać. Na przykład w górach samochody i ciężarówki mogą nie być w stanie nawigować. Alternatywą dla kolejek zębatych są gondole i wyciągi, a także kolejki linowe.
Koleje zębate funkcjonujące jako nowość w branży turystycznej można znaleźć w wielu gminach. Często jako dodatkową nowość stosuje się lokomotywę parową, chociaż można również zastosować lokomotywy spalinowe. Jeśli używany jest silnik parowy, zwiedzający mogą zobaczyć ciekawą wariację na temat konstrukcji lokomotywy opracowanej specjalnie dla kolei zębatej. Aby działać prawidłowo, kocioł silnika parowego musi być stosunkowo wypoziomowany, a w przypadku kolejki zębatej, normalnie ustawiony kocioł będzie się przechylał, gdy pociąg porusza się pod górę. Aby to zrekompensować, niektóre lokomotywy na kolejkach zębatych mają przechylone kotły, które wyglądają na źle ustawione na równym podłożu, ale przesuwają się do poziomej pozycji, gdy pociąg wspina się pod górę, zapewniając, że kocioł będzie działał dokładnie wtedy, gdy pociąg potrzebuje najwięcej mocy.