終夜運転（しゅうやうんてん）とは、公共交通機関で深夜時間帯（22:00 - 翌5:00）も含めて24時間運行を行い、駅や停留所などで停車し、旅客扱いを行うことを指す。終夜運行ともいう。

ただし、夜行列車・夜行バス・長距離の国際線航空便も深夜帯の運転をするがこの範疇には入れない場合が多い。

鉄道

欧米 
ニューヨーク市地下鉄やマンチェスター空港への空港連絡鉄道など、アメリカ合衆国やヨーロッパの比較的規模の大きい都市の地下鉄などで行われているのが著名である。手法としては経営路線の多くが緩行線と急行線に分かれた複々線であるため、隔日で複線ごとに保線を行う方式で夜間の運行を確保している。

ロンドン地下鉄での終夜運転はナイトチューブと呼ばれている。深夜割増の制度はなく日中と同一料金である。ナイトチューブはラグビーワールドカップ2015に合わせて導入される予定であったが手当が少ないとして乗務員組合から反発を受け、導入が延期されていた。2017年9月現在、金曜日と土曜日の深夜から早朝にかけて5路線で運行されており、2020年には郊外を除くほぼ全線に導入される予定である。

日本 
鉄道の場合、最終列車運行後から始発列車運行までの時間は保線などの工事を行う時間であることや、その時間は大部分の住民は睡眠時間であることから、終夜運転実施には注意が払われている。

22時 - 翌朝5時の間に勤務する労働者（深夜勤務。ここでは乗務員や駅員）の賃金は労働基準法で、通常時間勤務（5時 - 22時）の25%増（いわゆる深夜手当て）となるため、収入の割に支出が多くなることから、この時間帯は運転本数を大きく減らす場合もある。また、大都市周辺の通勤路線では、最終列車が概ね午前0時から1時頃、始発列車が概ね4時30分頃から5時30分頃に運行されることが多い。

新幹線の場合、保線中の鉄道事故防止や、高速運転がもたらす騒音による沿線の睡眠妨害などの影響を防ぐため、悪天候や災害での列車運行の乱れなど特殊な事情の場合を除くと、0時 - 6時の営業運転は行わないが、監督官庁などに相談し、沿線住民に配慮した上で、1964年12月から日本万国博覧会（大阪万博）が開催された1970年頃までと、2000年12月31日のレールスター21世紀号、2002 FIFAワールドカップ開催の2002年6月に一部区間で0時 - 6時の運転が行われた。2021年に実施された2020年東京オリンピックの際は宮城スタジアムで行われるサッカー競技の試合に合わせ、東北新幹線の仙台駅 - 東京駅間で終夜運転ともなる臨時の夜行新幹線を運行する予定があった。しかし、宮城では有観客の開催となったものの、夜行新幹線の運行自体が珍しいケースであるため、オリンピック観戦目的ではない鉄道ファンが乗車し混雑につながる可能性があることから夜行新幹線の運行は中止された。

全国的に実施された終夜運転の例としては、後述する大晦日から元日にかけての運行を除けば、前述のFIFAワールドカップ時におけるJR在来線・私鉄・地下鉄各線がある。また、突発的な例としては2011年3月11日に東北地方太平洋沖地震が発生し、渋谷駅や新宿駅など東日本旅客鉄道（JR東日本）のターミナル駅で、多数の帰宅困難者が発生した際、各地で滞留している帰宅困難者を救済するため、東京メトロなど一部の大手私鉄では、終夜運転が行われた。なお、2021年に実施された2020年東京オリンピックの際も午後11時以降に終了する競技があるため、開催各地において午前2時台までの終電の繰り下げを予定していたが、新型コロナウイルス感染症の感染拡大に伴い、終電繰り下げが中止になった。

大規模な鉄道運行麻痺時の終夜運転としては、首都圏国電暴動（1973年4月24日）発生時に、帝都高速度交通営団（東京地下鉄に継承）が日本国有鉄道（国鉄。JR各社に分割継承）の要請を受けて、運行した例がある。

日本では、1980年代後半より1990年代前半のバブル景気期にはJR・大手私鉄に対し「社会的な要請」として終夜運転の要請がなされ、また東京の地下鉄でも、前述したニューヨーク市の例に倣って終夜運転をすべきという意見が出されたこともあったが、メンテナンスの時間を確保することや、地下鉄の複々線化が費用対効果上、困難である問題から出来なかった。

大晦日から元日にかけての終夜運転 

深夜帯でも需要があり、社会的な習慣でもある年末年始の初詣については、終夜運転により対応が行われている場合が多い。首都圏・近畿圏・名古屋・福岡などの大都市圏を中心に実施されている。

日本においては1902年の大晦日から初詣客を対象とした列車が運転されており、当時は東京都交通局（都電）の前身である東京電車鉄道が新橋から上野・浅草間にて行われていた。なお、社名に「電気鉄道」とは書かれているが実際は馬車鉄道だったといわれている。

国有鉄道（鉄道省）では1921年から行われていて、当時は山手線の全線と京浜東北線（桜木町から上野間）・中央線（東京から中野間）の一部区間で実施された。1941年に太平洋戦争が勃発したことを受けて、同年から終夜運転は行われず、終戦後の1946年に連合国軍最高司令官総司令部（GHQ）の指示を受けて都電が、サンフランシスコ平和条約の発効に伴い、日本の主権が回復した1952年に国鉄がそれぞれ終夜運転を再開した。

大手私鉄では、1928年大晦日より翌日1929年元日に掛けて実施した京成電鉄が最初の事例となり、以後急速に他社にも広まった。戦時体制下までに一旦大手私鉄全社で廃止されるも、1949年大晦日より同じく京成電鉄で復活した記録が残されている。1952年大晦日より京浜急行電鉄、小田急電鉄、東武鉄道でも終夜運転が復活した。西日本での終夜運転開始の明確な時期は不明だが、近畿日本鉄道では戦前以来実施し、戦時体制下までに一旦廃止されるも1952年大晦日に復活し、伊勢神宮をはじめとした多くの寺社への初詣客が見込まれる路線を中心に、特急の終夜運転も実施される。

かつては小田急電鉄でも一般列車に加え江ノ島方面を中心に特急「ニューイヤーエクスプレス」などを運行していた。

ただし、1990年代後半以降、一部の鉄道事業者（大手私鉄では東急電鉄や西武鉄道、小田急電鉄など）では「需要が認めにくい」等の理由により最終列車の繰り下げ（午前2時頃まで）や始発列車の繰り上げ（午前4時頃から）などで対応し、終夜運転とはならない場合もある。また名古屋鉄道では2004年度の運行を最後に中止している。JR各社でも、北海道旅客鉄道（JR北海道）と東海旅客鉄道（JR東海）では2014年度の終夜運転を中止した。東京都交通局（都営地下鉄）では労働争議により一時期終夜運転を中止していた。そのため一部鉄道路線では終夜運転を行わない路線が終夜運転を行う路線に振替輸送を行う措置を取った。

現在実施されている事業者においても、利用者の減少や運行コストの増大などにより、本数の削減、あるいは実施路線や運行区間の縮小が行われている事業者も多い。終夜運転に従事する乗務員・駅係員には深夜勤務・正月勤務合算の二重の手当てが上乗せされるのに対し、乗客から支払われる運賃は日中と同額になっている。

新型コロナウイルス感染症の流行第三波下で迎えた2020年の大晦日は、感染拡大防止の観点からJRや私鉄各社の多くが大晦日の終電繰り下げ、終夜運転、元日の始発繰り上げなどを行わないことにした。当初は終夜運転を行う予定だった東京メトロやJR東日本などの一部鉄道事業者も終夜運転を中止するように東京都知事の小池百合子など、首都圏1都3県の知事や国土交通省からの要請を受けたことを踏まえ、後日運転の取りやめを相次いで発表した。

またこれと同じ理由で、関西のJR西日本や私鉄各社が、大晦日から元日の終夜運転を見送り、終電車の延長（元日3時ごろまで）のみを実施する予定になっていたが、コロナ感染拡大の影響からのちに延長運転も含めて完全中止になった。

2021-2022年度以降は一部の鉄道事業者で延長運転を再開するなど対応が異なり、2022-2023年度の例では、JR東日本の首都圏の一部区間（高崎線、宇都宮線、埼京線、湘南新宿ラインなど）を除き終夜運転を再開、沿線に大規模な神社や寺院がある京成（成田山など）、京王（高尾山など）、名古屋市営地下鉄（熱田神宮など）、近鉄（伊勢神宮など）、京阪（伏見稲荷大社など）などは一部区間の縮小や本数見直しなどを含めて終夜運転を再開したが、東急、小田急、JR西日本（一部除く）、南海は終夜運転はしないものの終電車の延長、ないしは早朝の始発電車の前倒しなどの臨時列車運行を行ったり、東京メトロ、都営地下鉄、東武、京急、相鉄などのように、延長・前倒しも含めた終夜運転の完全中止を行う事業者とに分かれている。これらは、コロナ感染は基より、「利用者が少ないため」（東京メトロ）という理由で終夜運転や延長・繰り上げ運転を行わない事業者が増えていることも挙げられている。

日本以外では台湾（台北）で、12月31日より1月1日にかけて、主に年越しのために台北101へのカウントダウンを目的としたものが知られている。

その他の日時での終夜運転 

深夜や早朝に大規模な祭やイベントが開催されるとき、そのアクセスとして、通常は旅客列車が運行されない深夜・未明の時間帯に旅客列車が運行されることがある。ここでは終電繰り下げや始発繰り上げの範囲を超え、ほぼ一晩中旅客列車を運行する事例を取り上げる。
 JR東海の紀勢本線・関西本線、伊勢鉄道伊勢線（ただし深夜の伊勢鉄道線内駅での停車はなし）では、毎年8月17日の熊野大花火大会開催日から翌日未明にかけて、熊野市駅発の臨時列車を運行する。
 九州旅客鉄道・西日本鉄道・福岡市交通局では、毎年7月15日の博多祇園山笠追い山開催日の未明に、博多駅（西鉄は西鉄福岡（天神）駅）着の臨時列車を運行する。
 毎年8月に岐阜県郡上市で開催される郡上おどり・白鳥おどり（翌朝まで踊り続ける徹夜おどり）にあわせ、長良川鉄道越美南線では深夜に臨時列車を運行する。
 1月2日早朝に行われる佐世保初売りに合わせて、松浦鉄道西九州線では2010年代初めまで1月1日から2日にかけて終夜運転を行っていたが、それ以降は行われていない。2000年代半ばまでは九州旅客鉄道の佐世保線・大村線でも実施していた。

路線バス

日本 
短・中距離の路線バス（高速バス・急行バス等を含む）においては、深夜帯には深夜バスを運行している事業者があるものの、鉄道と同じく需要が認めにくいことや、深夜勤務となる乗務員等へ25%増賃金（深夜手当て）を支出することを抑える理由で、終夜運転を実施していない事業者が多い。また、路線によってはバスターミナルやパークアンドライド用駐車場が24時間営業ではない理由もある。

ただし、空港との行き来に用いられるリムジンバスの場合は、深夜・早朝の航空機との連絡目的で午前2 - 3時台に始発・終着となる便が設定されている場合もあり、運行時間の区分けが曖昧になっている。この場合、停留所には駐車場を備え、自家用車でのアクセスを想定しているのが普通である。さらには、2015年7月1日以降、関西国際空港と大阪駅を結ぶリムジンバスが深夜帯も1時間に1本を運行する終夜運行となった。

一般の路線バスでは、神奈川中央交通や三重交通、京阪バスなどが毎年12月31日から翌年1月1日までにかけて終夜運転を行うことがある。神奈川中央交通では丹沢山系大山が沿線にあり、初日の出目的の登山客や大山阿夫利神社への初詣客が非常に多いため、伊勢原駅および大山小学校（校庭臨時駐車場）より大山ケーブル駅までピストン運転を行う。三重交通では、伊勢神宮参拝客対応として、宇治山田駅と伊勢神宮外宮、五十鈴川駅と伊勢神宮内宮との間を結んでいる。京阪バスでも同様に成田山大阪別院明王院（成田山不動尊）が沿線に存在しているため、京阪香里園 - 成田山不動尊前間でピストン運転を行っている。近鉄バスは西信貴ケーブルに接続して自動車専用道を通る高安山駅 - 信貴山門間で運行する。これらは前述の鉄道における初詣参拝客輸送と同じ理由である。

また、沿線に多数の初詣スポットを抱える京都市営バスでも、鉄道と接続するターミナルと特に参拝客の多い社寺を結ぶ3路線で例年終夜運行を実施している。

南海バス空港営業所の第二ターミナル連絡バスおよび国際貨物地区線では、毎日終夜運転を行っている。特に後者は深夜に出発する貨物便対応の兼ね合いから、1 - 3時台の真夜中においても20分間隔という比較的高頻度で運行されているのが特徴である。

2013年12月20日より東京都交通局は都営バスの終夜運転の試行を始めた。金曜深夜の渋谷‐六本木間で、深夜1 - 5時台において1時間10分間隔の運行となっていた。しかし、利用が1便あたり9人程度と低迷、赤字も2014年8月までに270万円に達したこと、推進した猪瀬直樹都知事が辞任し後継の舛添要一はこれを見直すことにしたため、2014年10月31日深夜をもって廃止となった。

台湾 
台湾では、台北 - 高雄間など幹線を中心に、高速バスを24時間運行している会社が多い。深夜帯は概ね1時間間隔で運行されている。日本と違い、昼間と同一料金となっている。ただし、実際は深夜帯は割引運賃にしている場合が多い。

船舶 
船舶においては、短区間のフェリーを中心に終夜運転（終夜運航）が行われている事例がある。これは、航路が橋やトンネルの代替（いわゆる海上国道区間）となっている場合に多く見られ、乗客よりも大型トラックとそのドライバーが主な顧客となる。

日本では瀬戸内海を隔てた本州と四国を結ぶ航路や、津軽海峡を挟んだ本州と北海道を結ぶ青函航路で多く見られる。特に前者（宇高航路など）は、本州四国連絡橋の開通後も料金の安さと乗船中の仮眠が出来るメリットもあって人気が高かったが、2000年代終わり頃から高速道路の深夜割引などが充実し利用が減少している（宇高航路の宇高国道フェリーおよび四国フェリーは減便により終夜運航を取りやめたのち、航路そのものが休止に追い込まれた）。公営では桜島と鹿児島港を結ぶ桜島フェリーが行っている。

また、宮島航路で大晦日から元日にかけて行われているように、就航地近辺の祭礼・イベントなどに合わせて終夜運航が行われる例も存在する。

その他 
タクシーの場合は、利用者の便を計るために終日運行されていることが多い。ただし、タクシーは定時ダイヤに則って運転されるものではないこともあり、終夜運転と称さない事例が多い。また、一定の条件で運転される乗合タクシーは終夜運転を行うことはない。さらにタクシーは22:00 - 5:00（大阪府、福岡市など一部）は料金が深夜・早朝割増として加算距離が通常よりも2割短くなる。

また飛行機でも過去に日本航空が東京国際空港（羽田空港） - 福岡空港（板付空港）間を大阪国際空港（伊丹空港）経由で結ぶ「ムーンライト便」という夜行便があったが、これも終夜運転とは言わない。日本の航空路線の場合、騒音問題からの空港の使用時間の制約や、鉄道や路線バスといった空港アクセス交通機関の運行時間の関係から、終夜運行どころか深夜や早朝時間帯の旅客便の運行は非常に少ない（ただし早朝の便数は事前購入割引などの普及により増加傾向にある）。スターフライヤーで北九州5:30発→羽田6:55着の早朝第1便、羽田23:30発→北九州1:15着の最終便が設定されている程度である。

羽田や新千歳、中部、関空など24時間利用可能な空港を結ぶ路線では、午前2時台や3時台に発着する便もあるが、いずれも貨物便である。しかし、騒音規制の緩い国の一部空港では、午前2時台や3時台に発着する便もある。