Thamshavnbanen er en privat industrijernbane fra gruvene på Løkken Verk i Meldal kommune til Thamshavn ved Orkdalsfjorden i Orkdal kommune, Sør-Trøndelag. Thamshavnbanen ble bygget i perioden 1905-1910 for Orkla Grube-Aktiebolag for transport av kis fra gruvene på Løkken Verk til Thamshavn, men fikk også konsesjon for persontransport og befordring av gods på strekningen. Banen fikk derfor flere og bedre stasjoner enn det som var påkrevet for en ren gruvebane. Den ble høytidelig åpnet for trafikk mellom Thamshavn og Svorkmo i 1908, og videre fra Svorkmo til Løkken i 1910.
Banen har en sporvidde på 1000 millimeter (såkalt smalt spor) og er basert på vekselstrømdrift. Thamshavnbanens lengde fra Løkken til Verk Thamshavn er oppgitt til 25,2 km og med en høydeforskjell på 160,7 m. Maksimal stigning er på 44 ‰ og minste kurveradius er 70 m.
Banen ble nedlagt for allmenn trafikk i 1963, mens kistransporten fortsatte til 1974. I 1983 ble strekningen Svorkmo - Løkken gjenåpnet som museumsjernbane. I 1986 ble strekningen utvidet til Solbusøy, i 1990 til Fannrem, og i 2001 til Bårdshaug som er nordre endestopp i dag.
Traseen til Thamshavnbanen går gjennom et variert landskap med jordbruks- og skoglandskap og tettbebyggelse. Fra Løkken strekker banen seg nordover gjennom jordbruksland, skog og spredt bosetting før den slynger seg langs de bratte og skogkledte Klingliene ned mot Svorkmo. På denne strekningen finnes også banens eneste tunnel. Den går gjennom et bratt fjellparti i Klingliene, Klinghåmmår’n. Tunnelen på 151 meter ble laget av tyskerne under 2.verdenskrig for å unngå eksponerte og krappe kurver på den opprinnelige banetraseen rundt Klinghåmmår’n.