Ketel lokomotif adalah bagian tengah mesin untuk setiap kereta lokomotif bertenaga uap. Ketel yang mirip dengan ketel lokomotif, yang juga disebut ketel pipa api, dapat memberi daya pada kapal lain, termasuk kapal. Ketel pipa api, bagaimanapun, paling sering diidentifikasi dengan lokomotif uap, digunakan di seluruh dunia sejak awal abad ke-19. Lokomotif uap masih digunakan di abad ke-21, sering kali untuk perjalanan sejarah atau baru, meskipun munculnya mesin lokomotif diesel dan listrik yang lebih modern.
Mesin uap pertama kali dikembangkan pada akhir 1700-an dan awal 1800-an. Prinsip tenaga uap adalah bahwa uap dari air yang dipanaskan adalah bentuk gas bertekanan. Diarahkan dengan aman dan benar, gas ini dapat menghasilkan tingkat energi yang sangat besar. Lokomotif uap menggunakan energi ini untuk menggerakkan kereta api jarak jauh dengan kecepatan tinggi. Ketel lokomotif adalah bagian terpenting dari proses, menciptakan uap dan mengarahkannya untuk menggerakkan roda lokomotif.
Ketel jenis ini terdiri dari serangkaian tangki dan tabung yang terhubung yang dirancang untuk beroperasi pada suhu yang sangat tinggi. Tangki yang dapat diakses yang disebut kotak api berisi bahan bakar yang terbakar, biasanya batu bara. Meskipun bahan yang mudah terbakar dapat digunakan, batu bara adalah bahan bakar yang paling efisien untuk jenis mesin ini. Bahan bakar yang habis jatuh melalui jeruji di bagian bawah kotak api sebagai abu untuk dibuang nanti. Panas dari tungku mengalir melalui serangkaian tabung besar dan kecil ke bagian depan boiler. Tabung-tabung ini disebut cerobong asap atau tabung api, memberi nama boiler tabung-api.
Tabung api melewati tangki pusat berisi air, dan panas dari tabung mengubah air menjadi uap. Dalam beberapa versi ketel lokomotif, uap ini dipanaskan lagi, sehingga menjadi uap superheated, yang lebih aman dan lebih efisien daripada uap biasa. Di alam, uap ini akan keluar dengan cepat dan keras, tetapi ketel lokomotif dirancang untuk menampungnya dengan aman dan mengarahkannya ke silinder dan piston mesin lokomotif. Ini, pada gilirannya, menggerakkan batang penghubung lokomotif, yang terhubung ke roda penggerak dan membuat kereta bergerak.
Proses yang rumit dan berpotensi berbahaya ini disempurnakan ketika lokomotif uap menjadi sarana utama transportasi darat. Dipelihara dengan baik, ketel lokomotif akan bertahan selama beberapa dekade, dan banyak lokomotif uap dari awal abad ke-20 masih digunakan. Lokomotif uap telah memainkan peran penting dalam lusinan film, dari film bisu klasik Buster Keaton tahun 1927 The General hingga komedi perjalanan waktu tahun 1990-an Back to the Future Part III.