หมอนรองราง (อังกฤษ:railroad sleeper อเมริกา:railroad tie) เป็นอุปกรณ์สำหรับใช้ยึดจับรางรถไฟให้อยู่กับที่ ช่วยให้ขอบรางทั้งสองเส้นมีระยะที่เท่ากัน และช่วยถ่ายเทน้ำหนักลงสู่หินหรือวัสดุรองราง หมอนรองรางรถไฟนิยมทำจากไม้เนื้อแข็ง หรือคอนกรีตอัดแรง ในบางครั้งอาจจะทำจากเหล็กกล้าขึ้นรูปก็ได้ หมอนแต่ละชนิดต่างเหมาะสมกับการใช้ที่แตกต่างกันคือ หมอนไม้สามารถใช้รองรางได้ทั่วไปทั้งทางปกติและสะพาน แต่ปัจจุบันนิยมใช้รองจุดที่รางสองเส้นต่อกัน ส่วนหมอนเหล็ก นิยมใช้บนสะพานเหล็กโดยเฉพาะ
ตามมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หมอนคอนกรีตที่จะนำมาใช้ ต้องได้รับการทดสอบทั้งในด้านความทนทานกดดัน ตลอดจนความต้านทานไฟฟ้าที่อาจจะลัดจากรางเส้นหนึ่งไปหาอีกเส้นหนึ่งได้ เพื่อให้สามารถใช้ระบบวงจรไฟตอน (track circuit) ได้โดยไม่มีปัญหา
หมอนไม้ ทำจากไม้เนื้อแข็ง (เช่น ไม้เต็ง ไม้มะค่า ฯลฯ) หรือไม้เนื้ออ่อนชนิดแข็งอาบน้ำยาครีโอโซต (creosote) หรือโบรอนเพื่อกันปลวกแมลงแทะ ถูกนำมาใช้รองรางรถไฟตั้งแต่ในอดีตมาจนถึงปัจจุบัน หมอนไม้มีข้อดีคือมีความแข็งแรงพอที่จะถ่ายน้ำหนักขบวนรถลงสู่หินรองราง ตลอดจนมีความอ่อนตัวต่อแรงกระแทก นอกจากนี้ ความที่ไม้เป็นฉนวนไฟฟ้า ก็ทำให้สามารถวางวงจรไฟฟ้าสำหรับติดตามขบวนรถ เมื่อขบวนรถผ่านจะทำให้วงจรต่อครบ แสดงผลออกทางผังบรรยายทาง วงจรชนิดนี้เรียกว่าวงจรไฟตอน
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียที่สำคัญของหมอนไม้คือผุง่าย และเมื่อใช้ไปนาน ๆ จานรองรางจะกินลึกเข้าไปในเนื้อไม้ ทำให้ระดับสันรางทรุดตัวลง ต้องเปลี่ยนใหม่ นอกจากนี้ ตะปูยึดรางเมื่อได้รับแรงโยกคลอนของขบวนรถที่วิ่งผ่านมาก ๆ เข้า ก็ทำให้ตะปูหลุด ต้องย้ายไปตอกตำแหน่งใหม่หรือแม้แต่เปลี่ยนหมอน ดังนั้น ในปัจจุบัน จึงมีการใช้หมอนคอนกรีตเพิ่มมากขึ้น ซึ่งนอกจากจะทนทานกว่าแล้ว ก็ยังรองรับความเร็วขบวนรถที่เพิ่มมากขึ้นอีกด้วย
ด้วยปัญหาที่มีในหมอนไม้แบบเดิมที่มีมาก และการสงวนพื้นที่ป่าไม้ จึงทำให้มีการพัฒนาหมอนรองรางที่ทำด้วยคอนกรีตอัดแรง ใส่โครงเหล็กไว้ภายใน ซึ่งมีราคาถูกกว่าไม้ และรองรับภาระต่อเพลาได้มากขึ้น ยิ่งไปกว่านั้นการใช้หมอนคอนกรีตอัดแรงกับรางเชื่อมยาวก็ยังสามารถทำให้ความเร็วขบวนรถมีมาก และลดเสียงรบกวนจากการเด้งของรางได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม หมอนคอนกรีตต้องติดตั้งกับหินรองทางที่โรยอย่างหนา และคันทางที่อัดแน่นอย่างดีจึงจะเกิดประสิทธิภาพในการใช้งานสูงสุด
ความคิดเรื่องหมอนคอนกรีตอัดแรงมีมาตั้งแต่ พ.ศ.2420 โดยได้มีการคิดค้นหมอนรองรางที่ทำจากคอนกรีตขึ้น กระนั้นก็ยังไม่เป็นที่แพร่หลายนัก จวบจนสงครามโลกครั้งที่สอง ซึ่งไม้หาได้ยากขึ้น ทำให้เกิดการพัฒนาหมอนคอนกรีตในยุโรป ยิ่งเพิ่มน้ำหนักของรางและเชื่อมยาวรางให้ติดกันมากขึ้นเท่าใด การผลิตหมอนก็ต้องทำให้มีคุณภาพดีมากขึ้นเท่านั้น ในปัจจุบัน หมอนคอนกรีตมีการใช้แพร่หลายกันในหลายประเทศรวมถึงไทย
ในบางกรณี เช่นบนสะพานเหล็ก การรองรับรางรถไฟด้วยหมอนคอนกรีต อาจทำให้หมอนคอนกรีตต้องแตกเสียหายจากแรงสะเทือน จึงต้องใช้หมอนที่ทำจากไม้หรือเหล็กขึ้นเพื่อตัดปัญหาดังกล่าว
ในทางรถไฟสายแยกในประเทศอังกฤษ หมอนรองรางนิยมทำจากเหล็กกล้าเนื่องจากใช้ปริมาณหินรองรางที่น้อยกว่าการใช้หมอนคอนกรีตถึง 60% (น้อยกว่าหมอนไม้ 45%) ตลอดจนสามารถหลอมกลับมาใช้ใหม่ได้
