Lokomotīves katls ir dzinēja centrālā daļa jebkuram lokomotīves vilcienam ar tvaiku. Katli, kas ir līdzīgi lokomotīves katlam, ko sauc arī par ugunsdzēsības cauruļu katlu, var darbināt citus kuģus, tostarp kuģus. Tomēr ugunsdzēsības caurules katls visbiežāk tiek identificēts ar tvaika lokomotīvēm, kuras visā pasaulē izmanto kopš 19. gadsimta sākuma. Tvaika lokomotīves joprojām tiek izmantotas 21. gadsimtā, bieži vien vēsturiskiem vai jauninājumiem, neskatoties uz modernāku dīzeļlokomotīvju un elektrisko lokomotīvju dzinēju parādīšanos.
Tvaika dzinēji pirmo reizi tika izstrādāti 1700. gadu beigās un 1800. gadu sākumā. Tvaika jaudas princips ir tāds, ka tvaiks no uzkarsēta ūdens ir spiediena gāzes veids. Droši un pareizi virzīta, šī gāze var radīt milzīgu enerģijas līmeni. Tvaika lokomotīve izmanto šo enerģiju, lai pārvietotu vilcienu lielos attālumos ar lielu ātrumu. Lokomotīves katls ir vissvarīgākā procesa sastāvdaļa, kas rada tvaiku un virza to lokomotīves riteņu piedziņai.
Šāda veida katli sastāv no savienotu tvertņu un cauruļu sērijas, kas paredzētas darbam ārkārtīgi augstā temperatūrā. Pieejamā tvertnē, ko sauc par kurtuvi, ir degošā degviela, parasti ogles. Lai gan var izmantot jebkuru degošu materiālu, ogles ir visefektīvākā degviela šāda veida dzinējiem. Izlietotā degviela nokrīt caur režģi kurtuves apakšā kā pelni, lai vēlāk to izmestu. Siltums no kurtuves caur vairākām lielām un mazām caurulēm virzās uz katla priekšpusi. Šīs caurules sauc par dūmvadiem vai ugunsdrošības caurulēm, dodot ugunsdzēsības cauruļu katlam savu nosaukumu.
Ugunsdzēsības caurules iet caur centrālo tvertni, kas piepildīta ar ūdeni, un siltums no caurulēm pārvērš ūdeni tvaikā. Dažās lokomotīves katla versijās šis tvaiks tiek uzkarsēts vēlreiz, padarot to par pārkarsētu tvaiku, kas ir drošāks un efektīvāks par parasto tvaiku. Dabā šie tvaiki izplūstu ātri un vardarbīgi, bet lokomotīves katls ir izveidots tā, lai to droši saturētu un virzītu pret lokomotīves dzinēja cilindriem un virzuļiem. Tie savukārt pārvieto lokomotīves sakabes stieņus, kas savienoti ar dzenošajiem riteņiem un iedarbina vilcienu.
Šis sarežģītais un potenciāli bīstamais process tika pilnveidots, kad tvaika lokomotīves bija galvenais sauszemes transporta līdzeklis. Pareizi kopts lokomotīves katls kalpos gadu desmitiem, un joprojām tiek izmantotas daudzas 20. gadsimta sākuma tvaika lokomotīves. Tvaika lokomotīve ir spēlējusi galveno lomu desmitiem filmu, sākot no Bustera Kītona 1927. gada klusās klasikas “Ģenerālis” līdz 1990. gadu laika ceļojumu komēdijai Back to the Future III daļai.