莫斯科－圣彼得堡铁路（俄语：Николаевская железная дорога，罗马化：Nikolaevskaya zheleznaya doroga）是连接俄罗斯两大城市—首都莫斯科和旧都圣彼得堡的铁路线，途经莫斯科、特维尔、诺夫哥罗德和列宁格勒四州。是俄罗斯西北部的交通干线。全长649.7公里，属1,520毫米宽轨。

目前的最高时速为250公里，但在时速300公里的情况下仍可正常运作。在2004年以前，速度为200公里。2004年开始提速至250公里的工程，并在2008年完工。采用与中国京津城际铁路所用列车类似的ICE-3列车的宽轨版本Velaro RUS。

自1931年开始，本线采用的是红箭号列车，晚上23:55同时由莫斯科列宁格勒车站和圣彼得堡莫斯科车站开出，到翌日早上07:55抵达各自的终点站。途经的主要车站包括：克林、特维尔、博洛戈耶、小维舍拉和丘多沃（由南至北）。

其他行走本线的列车包括涅夫斯基特快列车、大都会列车、特快列车等。

本铁路线是俄罗斯第二古老的，仅次于来往圣彼得堡和沙皇村之间的短程铁路，是监督工程的大臣保罗·梅尼科夫的心血之作：他的塑像仍可以在本线的南终点站—莫斯科的列宁格勒站看得见。

兴建连接两座首都的铁路计划引起很长时期的争议：一些守旧的大臣认为如果平民百姓可以自由旅行的话会引发暴动 （1861年以前俄罗斯仍然是农奴制社会，农奴不能自由离开土地）。最后决定只有上层人士才可以乘坐，每一位乘客都要经过严格的护照检查，受警察的监视。

1842年2月1日，当时的沙皇尼古拉一世发出政令批准动工 （铁路及其总站直到1923年皆以其为名）。这条铁路是大量农奴的死亡为代价的，尼古拉·涅克拉索夫在其著名的诗作《铁路》中对这事实表达了他的悲叹。

经过接近十年的施工和大笔金钱投入，铁路在1851年11月1日通车。首班列车在11:15自圣彼得堡开出，行驶了21小时45分钟后，即翌日晚上9时抵达莫斯科。

沙皇之指

在近乎笔直的铁路线上有一段17公里长的弯路 （在诺夫哥罗德附近），这里有一个流传很广的传说。据说沙皇在规划铁路的时候，是用尺在地图上把两个城市以直线连接起来的。他不小心在线划到手指周围 （另一种说法是尺上有一个小凹口）。臣子们不敢指出来，于是铁路就按图兴建成这个样子。事实是，这段弯路是在1877年，即铁路完工26年后才修的。当时的蒸汽机车无法翻越一处山谷，就把它绕过去了：如果以原来规划行驶，去莫斯科的列车就需要四部机车，而相反方向的列车就会跳过下一个车站了。

在这种情形持续了多年以后，这处弯路在2001年被修直了，全段铁路因此被缩短了5公里，冬季行车时间缩短到4小时以下 （以ER200机车为准）。当时在原来的路线上正要改建为高速铁路 （是俄罗斯的第一条），但由于可能影响瓦尔代高地脆弱的生态环境在强烈抗议声中计划被迫放弃。

2007年8月13日，一列在此线上行驶、从莫斯科开往圣彼得堡的客车因发生爆炸而脱轨。事故发生在列车到达小维舍拉前，无人死亡，但造成27人受伤。

2009年11月27日，一列从莫斯科开往圣彼得堡的166次“涅夫斯基”特快列车在行至博洛戈耶市附近时发生脱轨，造成至少26人死亡，96人受伤。事后据分析，该事故是由威力为7千克TNT当量的自制爆炸装置发生爆炸而导致的。