En grenlinje är en utlöpare av en huvudjärnväg som förbinder järnvägen med mindre samhällen. Filiallinjer används för att säkerställa att samhällen som inte kvalificerar sig för placering på en huvudsträcka fortfarande kan komma åt järnvägslinjen och dra nytta av tjänster som erbjuds av järnvägen, såsom passagerar- och godstransporter. Med nedgången av järnvägar runt om i världen försvinner grenlinjer snabbt i många regioner.
Järnvägens organisation omfattar stambanor och bibanor. Huvudlinjerna etableras först och förbinder större städer och punkter på kartan. Sedan läggs dotter- eller biledningar till för att utöka järnvägsnätet. Huvudlinjerna är också kända som stamlinjer. Historiskt sett krävde snabb järnvägsutbyggnad snabb etablering av grenlinjer, och järnvägarna tävlade ibland om att förbinda städer med grenlinjer så att de kunde monopolisera efterfrågan på järnvägstransporter.
En enskild grenlinje är ofta inte särskilt lönsam, eftersom det inte är tillräckligt många som åker den. Ett system med grenledningar kan dock totalt sett vara lönsamt genom att låta en järnväg trafikera fler områden. Passagerare tenderar att dras till transitleverantörer som erbjuder breda servicerutter, vilket innebär att ju fler grenlinjer en järnväg har, desto fler passagerare kan den locka.
En extremt kort grenledning kallas en sporre. Tåg som färdas på utlöpare och grenlinjer prioriteras vanligtvis framför tåg som färdas på stambanan i tågschemaläggningen. Dessa tåg tar färre passagerare och anses därför vara mindre kritiska. Dessa tåg är också vanligtvis långsammare och måste ge efter för snabbare tåg när de stöter på dem.
I vissa fall har utvecklingen av en grenlinje tillåtit ett samhälle att blomstra, och städer på tidigare grenlinjer har vuxit till städer i sin egen rätt, tack vare järnvägen. Flera järnvägar har också utvecklats genom att ta över grenlinjer och använda dem för att etablera sitt eget nätverk, särskilt i områden som USA, där det finns enorma mängder territorium att täcka, vilket ger gott om plats för många järnvägstransportleverantörer.
Järnvägskartor kan identifiera grenlinjer med speciella insignier för att uppmärksamma passagerare på att de är grenlinjer. Schemaläggning på sådana linjer tenderar att vara mindre frekvent än på huvudlinjen, vilket kan vara ett viktigt faktum att vara medveten om när du planerar en resa. Till exempel, medan ett tunnelbanesystem kan köra till 2:00, kan det stänga sina filiallinjer vid midnatt, så någon som planerar att ta sig hem på en filiallinje måste planera därefter.