港深机场铁路，又称深港机场铁路，是香港及深圳一条计划中的高速跨境铁路，香港第三条过境直通铁路。铁路连接香港国际机场和深圳宝安国际机场。目前，深圳市规划局与香港规划署正在合作对此计划进行研究。
初部计划港深机场铁路由香港大蚝出发，该处会兴建口岸；再前往赤鱲角香港国际机场。在地底，建造海底隧道，经屯门海底，在深圳蛇口附近的前海返回地面，将与深圳地铁连接;然后前往深圳机场。铁路据悉全长50公里，来往两地的机场需要大约20分钟，拟采用“一地两检”的模式。
相关建议早在铁路发展策略2000的长远发展方案中，建议兴建后海湾线和赤鱲角线，大致与港深机场铁路的香港段定线大致相似。
深圳市也曾计划兴建西部深港城际线，是五条“珠三角城际线”铁路之一，连接深圳和香港。根据深圳市规划局在2007年7月编制的“深圳市轨道交通规划”，该城际线属远期规划，会在深圳西部的前海湾出发，经蛇口半岛，横过深圳湾（香港称后海湾）。进入香港之后，在新界西北部分支，一支线通往香港国际机场，另一支线则连接香港中心区（即港岛中环一带）。深圳地铁11号线将会在前海湾站附近预留向南延伸至香港的条件。西部深港城际线预计在2020年至2030年间建成通车。由深圳西部至香港机场的城际铁路，本来计划由穗莞深城际线的一条支线负责。而在2007年7月公布的深圳市轨道交通规划中，该支线已被西部深港城际线取代。
香港智经研究中心在2007年8月发表的“建构港深都会研究报告[5]”中亦建议利用上述支线加强深港两地机场之间的联系，以打造“港深超级空港”。在2007-2008年度香港施政报告中，亦提出以铁路连接港深机场。
营运单位暂呼尚未有定案，有可能是两地的机场共同营运。而根据香港文汇报报导，香港的港铁公司有意参与探讨这个计划。