Un chemin de fer atmosphérique est le nom donné à un système ferroviaire dont la propulsion est assurée par la pression atmosphérique.
Le principe de base imaginé et présenté par Denis Papin à la Royal Society de Londres en 1687 consiste à faire le vide le long d'une conduite dans laquelle le véhicule est " aspiré ". Le tube pneumatique en a été une application tout à fait opérationnelle pendant près d'un siècle pour transporter lettres et petits paquets.
Par contre, pour des transports de grande dimension, les systèmes proposés dès 1835 comportaient une voie ferrée standard, les véhicules moteurs étant munis d'un piston se déplaçant dans la conduite, où devait être assuré le vide, placée entre les rails.
Le point d'achoppement fut évidemment la jonction entre le piston et le véhicule qui nécessitait l'ouverture momentanée de la conduite à l'aplomb du véhicule. Malgré le manque d'étanchéité d'un joint à base de bandes de cuir, plusieurs réalisations furent entreprises en Irlande, Angleterre et France.
C'est en 1843 que fut mise en service la ligne irlandaise de Kingstown à Dalkey. Comme le système semblait fonctionner, la construction d'une ligne atmosphérique anglaise de Londres à Croydon fut décidée en 1844.
La France ne voulant pas être en reste, il fut décidé à la même époque d'établir un chemin de fer atmosphérique entre Nanterre et Saint-Germain (loi du 5 août 1844). En fait, il ne fut que partiellement construit et mis en service en 1847.
La ligne anglaise, construite selon la technique proposée par l'ingénieur Isambard Kingdom Brunel, mise en service en 1847, fut rapidement arrêtée face aux difficultés d'exploitation et au très mauvais rendement global du système. La puissance nécessaire pour assurer le vide sur une conduite " fuyante " de plusieurs kilomètres était sans commune mesure avec la charge ainsi véhiculée.
Pour les mêmes raisons, les autres installations furent reconverties à une traction plus standard.