Tvaika lokomotīve ir lokomotīve, kas tiek darbināta ar tvaiku. No 1800. gadu sākuma līdz 20. gadsimta sākumam uz dzelzceļiem visā pasaulē dominēja tvaika lokomotīves. Pat pēc tam, kad automašīnām tika izstrādāti iekšdedzes dzinēji, ārējās sadegšanas jauda tvaika lokomotīvju veidā joprojām bija priekšroka dzelzceļā. Galu galā tika izstrādātas elektriskās un dīzeļlokomotīves, kas varētu darboties līdzīgi, un mūsdienās tvaika lokomotīves tiek izmantotas reti.
Tvaika dzinējā degvielu, piemēram, eļļu, malku vai ogles, izmanto, lai sildītu katlu, kas piepildīts ar ūdeni. Karstums izraisa augstspiediena tvaika veidošanos, un tvaiks spiež virzuļus. Tvaika lokomotīves gadījumā virzuļi spiež lokomotīves riteņus, ļaujot tai kalpot par vilciena dzinējspēka avotu. Standarta vilcienam bieži vien pietika ar vienu tvaika lokomotīvi, lai apmierinātu vilciena jaudas vajadzības. Tomēr vilcienos, kuriem bija jābrauc pa stāvām pakāpēm vai jāpārvieto smagas kravas, dažreiz tika izmantotas divas vai vairākas lokomotīves.
Ir dažas acīmredzamas problēmas, kas saistītas ar tvaika lokomotīves izmantošanu. Katlu sprādzieni vēsturiski bija problēma daudzos dzelzceļos. Katls var eksplodēt bīstama spiediena palielināšanās, sliktas apkopes vai sliktas konstrukcijas rezultātā, un šādi sprādzieni var būt nāvējoši cilvēkiem, kas atrodas tiešā tuvumā. Tvaika lokomotīves vadīšanai ir nepieciešams arī pārvadāt ievērojamu daudzumu degvielas, un vilcienam periodiski jāuzņem ūdens, lai uzpildītu katlu, jo liela daļa šķidruma tiek zaudēta, izvadot atkritumu tvaiku.
Agrākie tvaika dzinēji tika izstrādāti 1700. gadu beigās. Līdz 1800. gadu sākumam varēja redzēt acīmredzamus dzelzceļa pielietojumus, un uzņēmumi sāka ražot tvaika lokomotīves. Tvaika lokomotīves ieviešana bija revolucionāra cilvēku un preču pārvadāšanai. Cilvēkiem vairs nebija jāpārvietojas ar vilkmes dzīvnieku ātrumu, piemēram, zirgi, un vilcieni varēja pārvadāt ļoti smagas kravas, kas būtu pārsniegušas darba dzīvnieku spēju.
Daudzi cilvēki ir pazīstami ar troksni, kas saistīts ar tvaika lokomotīvēm, it īpaši, kad tās sāk kustēties. Faktiski viens no tvaika lokomotīves segvārdiem “choo choo” pēc izcelsmes ir imitējošs un norāda uz atšķirīgo skaņu, ko rada lokomotīve, kas iekustina. Šo troksni izraisa lēna virzuļu kustība, dzinējam uzsilstot. Kad vilciens sāk braukt, virzulis kustas ātrāk un troksnis ir mazāk pamanāms. Cilvēki var pamanīt, ka troksnis pastiprinās, jo vilcieni lēnām pārvietojas līkumos vai iebrauc stacijās.