Eine Nebenbahn ist ein Ableger einer Hauptbahnstrecke, die die Bahn mit kleineren Gemeinden verbindet. Nebenstrecken werden verwendet, um Gemeinden, die nicht für eine Platzierung an einer Hauptstrecke in Frage kommen, zu gewährleisten, dass sie trotzdem auf die Bahnlinie zugreifen und die von der Bahn angebotenen Dienste wie Personen- und Güterverkehr in Anspruch nehmen können. Mit dem Niedergang des Schienenverkehrs weltweit verschwinden in vielen Regionen die Nebenbahnen rapide.
Die Organisation der Eisenbahnen umfasst Hauptstrecken und Nebenstrecken. Zuerst werden die Hauptlinien festgelegt, die große Städte und Punkte auf der Karte verbinden. Dann werden Neben- oder Nebenstrecken hinzugefügt, um das Netz der Bahn zu erweitern. Die Hauptleitungen werden auch als Stammleitungen bezeichnet. Historisch gesehen erforderte der schnelle Eisenbahnausbau die schnelle Errichtung von Nebenstrecken, und die Eisenbahnen konkurrierten manchmal, um Städte mit Nebenstrecken zu verbinden, um die Nachfrage nach Eisenbahntransporten zu monopolisieren.
Eine einzelne Nebenbahn ist oft wenig rentabel, weil nicht genügend Leute darauf fahren. Ein System von Nebenstrecken insgesamt kann jedoch profitabel sein, indem es einer Bahn ermöglicht, mehr Gebiete zu bedienen. Fahrgäste werden eher von Verkehrsbetrieben angezogen, die ein breites Angebot anbieten. Das heißt, je mehr Nebenstrecken eine Bahn hat, desto mehr Fahrgäste kann sie anziehen.
Eine extrem kurze Stichleitung wird als Spur bezeichnet. Züge, die auf Stich- und Nebenstrecken fahren, werden in der Zugplanung in der Regel gegenüber Zügen, die auf der Hauptstrecke fahren, priorisiert. Diese Züge befördern weniger Fahrgäste und gelten daher als weniger kritisch. Diese Züge sind auch typischerweise langsamer und müssen schnelleren Zügen nachgeben, wenn sie auf sie treffen.
In einigen Fällen hat der Bau einer Nebenbahn eine Gemeinde zum Aufblühen gebracht, und Städte auf ehemaligen Nebenstrecken haben sich dank der Eisenbahn zu eigenen Städten entwickelt. Auch einige Eisenbahnen haben sich durch die Übernahme von Nebenstrecken und deren Nutzung zum Aufbau eines eigenen Netzes entwickelt, insbesondere in Gebieten wie den Vereinigten Staaten, in denen es riesige Flächen zu erschließen gibt, die viel Platz für zahlreiche Eisenbahnverkehrsunternehmen bieten.
Eisenbahnkarten können Nebenstrecken mit speziellen Abzeichen kennzeichnen, um die Fahrgäste darauf aufmerksam zu machen, dass es sich um Nebenstrecken handelt. Auf solchen Linien wird in der Regel seltener geplant als auf der Hauptlinie, was bei der Planung einer Reise wichtig sein kann. Während beispielsweise ein U-Bahn-System bis 2:00 Uhr morgens in Betrieb sein kann, kann es seine Nebenlinien um Mitternacht schließen, sodass jemand, der plant, mit einer Nebenlinie nach Hause zu kommen, entsprechend planen muss.