Die Hamburg-Altonaer Verbindungsbahn (kurz auch: Verbindungsbahn) ist eine Eisenbahnstrecke in Hamburg. Sie verbindet heute den Bahnhof Hamburg-Altona mit dem Hamburger Hauptbahnhof und zählt zu den verkehrsreichsten Bahnstrecken in Deutschland.

Die Strecke wurde 1866 von der Altona-Kieler Eisenbahn-Gesellschaft und dem Hamburger Senat gemeinsam erbaut als Verbindung zwischen der preußischen Stadt Altona (Elbe) und den Bahnhöfen von Hamburg. Sie umgeht in einem weiten Bogen die damaligen Kernbereiche beider Städte; in Hamburg folgt sie dabei dem nördlichen und östlichen Teil der ehemaligen Wallanlagen und überquert den Verbindungskanal von Binnen- und Außenalster auf der Lombardsbrücke. Anfang des 20. Jahrhunderts wurde die Trasse an ihren Enden leicht verändert und die Strecke auf einen Bahndamm verlegt.

Die Verbindungsbahn ist heute viergleisig, wobei auf dem nördlichen Gleispaar die Linien S11, S21 und S31 der Hamburger S-Bahn, auf dem südlichen zahlreiche Fern- und Güterzüge verkehren. Im Vorfeld des Altonaer Bahnhofs befinden sich zahlreiche weitere und teils über- und untereinander geführte Gleisstränge für die S- und Fernbahnverzweigungen und die Rangierfelder.

Bahnhöfe

Von Altona im Westen nach Hamburg im Osten (aufgegebene Bahnhöfe kursiv):

• Altona, 1844 als Ausgangspunkt der Bahnstrecke nach Kiel ("König Christian VIII. Ostseebahn") errichtet. Der Bau ist heute das Neue Altonaer Rathaus und Sitz des Bezirksamtes Altona.
• Hamburg-Altona (früher: Altona Hauptbahnhof), seit 1893 am heutigen Standort, Knotenpunkt für Fern- und S-Bahn
• Holstenstraße (früher: Altona Holstenstraße), 1893 eröffnet, heute Haltepunkt der S-Bahn,
• Schulterblatt, zwischen Schulterblatt und Lippmannstraße, bei Hochlegung der Strecke aufgelassen,
• Sternschanze (früher: Hamburg-Sternschanze) seit 1906 am jetzigen Standort, heute Bahnhof der S-Bahn mit Kehrgleis.
• Hamburg-Sternschanze am früheren Standort. Das Bahnhofsgebäude ist noch erhalten.
• Hamburg Dammtor, Haltepunkt für Fern- und S-Bahn
• Hamburg Hauptbahnhof, seit 1906 , Knotenpunkt für Fern- und S-Bahn
• Hamburg-Klosterthor, Endpunkt bis 1906

Der Endbahnhof Klosterthor in Hamburg befand sich unmittelbar südlich der heutigen Altmannbrücke in der Nachbarschaft von zunächst zwei, später drei anderen Fernbahnhöfen:

• dem Berliner Bahnhof der Berlin-Hamburger Bahn, der sich schon 1846 am Oberhafen an der Stelle befand, an der sich heute die Deichtorhallen stehen;
• dem Lübecker Bahnhof der Lübeck-Büchener Eisenbahn, 1865 an der Stelle errichtet, an der heute der S-Bahn -Viadukt in Richtung Hammerbrook und Harburg aus der Strecke nach Lübeck herausgeführt wird;
• dem Hannöversche Bahnhof , der nach der Fertigstellung der Hamburger Elbbrücken 1872 in Betrieb genommen werden konnte. Von ihm aus führt die Strecke in Richtung Harburg und verzweigt sich dort in Richtung Hannover und Bremen. Endpunkt der letztgenannten Strecke, die der Cöln-Mindener Eisenbahn gehörte, war Venlo ; sie war Teil einer Eisenbahnverbindung nach Paris . Daher wurde der Bahnhof zunächst "Venloer Bahnhof" bzw. "Pariser Bahnhof" genannt.

Vom Bahnhof Klosterthor bestand eine Verbindungskurve zur Berliner Bahn. Später wurde ein weiteres Verbindungsgleis zum Hannoverschen Bahnhof und zur Hamburger Hafenbahn gebaut, das auf der Straße direkt vor dem Portal des Berliner Bahnhofs vorbeiführte. Der Bahnhof Klosterthor wurde nach dem Bau des neuen zentralen Hamburger Hauptbahnhofes zum Bahnpostamt des unmittelbar dahinter südlich errichteten Hauptpostamtes Hühnerposten ausgebaut.