Bratsbergbanen, betegnelse på jernbanestrekningen Tinnoset–Notodden–Nordagutu–Skien–Eikonrød, 93 km lang. Strekningen Tinnoset–Notodden (opprinnelig privatbane tilhørende Norsk Hydro, overtatt av staten 1920) ble åpnet 1909, strekningen Notodden–Skien 1920; ren statsbane fra 1955. På strekningen Nordagutu–Hjuksebø er banen sammenfallende med Sørlandsbanen. Tidl. viktig transportbane for Norsk Hydros anlegg.
Banens viktigste trafikk var transporter for Norsk Hydro, men da Norsk Hydro flyttet en vesentlig del av sin produksjon fra Rjukan til Herøya, ble disse massetransportene betydelig redusert. Ordinær persontrafikk Notodden–Tinnoset ble nedlagt fra 1. jan. 1991; godstrafikken er etter dette stort sett begrenset til tømmertransporter. Fra 1993 ble det en periode kjørt turisttog på denne strekningen, men i dag er det ingen trafikk, verken gods eller person.
Banen er en av de eldste elektriske jernbaner i Norge, og allerede i 1911 ble strekningen Notodden-tinnoset elektrifisert. Resten av banen ble elektrifisert i 1936.
NSB la ned all togtrafikk på Bratsbergbanen høsten 2000, men startet opp igjen sommeren 2001. I 2004 fikk persontogene til Notodden ny endestasjon nærmere sentrum. Den nye strekningen i Notodden er ikke elektrifisert, så persontogene på banen må i dag kjøres med dieselmotorvogner.
Bratsbergbanen var knyttet sammen med jernbaneferge over Tinnsjø til Mæl og privatbane videre til Rjukan (Rjukanbanen); begge deler nedlagt 1991.