thumb|Et 4. generations S-tog på Svanemøllen Station. I dag er der kun 4. generations S-tog på skinnerne. S-tog er system af lokaltog i Hovedstadsområdet i Danmark, der forbinder Københavns indre by med byerne Hillerød, Klampenborg, Frederikssund, Farum, Høje-Taastrup og Køge. Banenettet, togene betjener, som også omfatter Ringbanen, kaldes S-banen.
S-banen har en længde på ca. 170 km dobbeltspor og 87 stationer, heraf 32 stationer inden for det centrale område, zone 1 og 2, svarende til Københavns og Frederiksberg kommuner. Der er syv linjer, hvoraf A, B, C og F kører hele ugen, E og H mandag-fredag og Bx i myldretiden. Der foretages cirka 357.000 rejser fordelt på de cirka 1.100 afgange i døgnet. Driften varetages af DSB S-tog A/S, der er et datterselskab af den statsejede virksomhed DSB, mens spor, signaler mv. ejes af det ligeledes statsejede Banedanmark.
S-banen betjenes af de såkaldte 4. generations S-tog, fordelt på 104 8-vognstogsæt (litra SA) og 31 4-vognstogsæt (litra SE).
Historie S-banen var et projekt, som havde til formål at elektrificere det eksisterende nærbanenet omkring København. Forarbejdet til beslutningen blev gjort i Elektrificeringskommisionen af 1926, efter flere andre tilløb til planer. Kommissionen fremlagde betænkning i 1929, hvor det blev foreslået at nærbanestrækninger fra København til Klampenborg, samt eventuelt Frederiksberg-Vanløse-Hellerup skulle elektrificeres som de første – derefter strækningen til Holte, når dobbeltsporet Holte-Hillerød var taget i brug til de almindelige tog. Efter behandling af forslaget af DSB, blev strækningen til Valby tilføjet som første etape for elektrificering af strækningen til Ballerup, og lovforslag blev fremsat og vedtaget i april 1930.
Den første strækning åbnede den 3. april 1934, og løb fra Klampenborg over Hellerup og Vanløse til Frederiksberg.
Ved køreplansskiftet den 15. maj 1934, samtidig med indførelse af S-tog København H–Hellerup, indførtes 20-minuttersdrift, hvilket har været fast grundplan for alle linjer helt frem til 23. september 2007, hvor der indførtes 10-minuttersdrift på flere linjer i dagtimerne.
I den mellemliggende periode voksede S-banen dog stærkt. Med varierende mellemrum omstilledes således Hellerup–Hillerød, Svanemøllen–Farum (omlagt fra København L) og København H–Valby–Frederikssund, etableredes nye spor langs den eksisterende bane Valby–Høje Taastrup, og anlagdes en helt ny bane Dybbølsbro–Køge. Senest er dog banen Frederiksberg–Vanløse–Grøndal nedlagt til fordel for metroen, men til gengæld er den tidligere Godsbaneringen Grøndal–Ny Ellebjerg omstillet til S-bane.
Oprindelig benyttedes der ikke bogstaver eller numre for de enkelte linjer, men der skelnedes mellem Klampenborg-, Holte- og Frederiksberg-linjerne eller banerne, der i køreplanerne betegnedes som strækning 1a, 1b og 1c. Først med indførelsen af sommerkøreplanen 14. maj 1950 gik man over til linjebogstaver, hvor de tre linjer blev til hhv. A, B og F, mens der samtidig oprettedes en ny linje C.Elektriske forstadsbaner 2. del af Kaj Hansen. BYtrafik 4/1970, s. 75-81. I de følgende årtier er en række nye linjer og begreber kommet og gået i takt med behovet. I 1963 introduceredes således et efterstillet x (for extra) til myldretidslinjer med linje Bx som den første. I 1979 kom der linjer, der kun kørte i dagtimerne på hverdage, og som kendetegnedes ved fordobling af linjebogstavet, Bb og Cc. Fra 1989 fik de dog almindelige linjebogstaver, men allerede i 1993 gik man over til et system med efterstillet +, A+, B+ og H+. Dette system droppedes dog igen i 2007 med den ovennævnte indførelse af 10-minuttersdrift på flere almindelige linjer i dagtimerne.
Navn S'et i betegnelsen står på dansk ikke for noget bestemt, men er højst sandsynligt inspireret af det tyske S-Bahn (forkortelse for Stadtbahn = stadsbane/bybane). Navnet fandt man frem til gennem et rundspørge i Politiken den 17. februar 1934 Den elektriske enqueteJohn Poulsen: S-bane 1934-2009 side 47. Der blev enighed om, at S-tog og S-bane var de bedste forslag, måske påvirket af, at de karakteristiske sekskantede skilte med vingehjul, "S" og krone allerede var opsat for at markere, hvor der lå en station – skiltet med S-logoet var allerede sat op på Frederiksberg Station den 1. oktober 1931. I Tyskland havde man i december 1930 taget betegnelsen S-Bahn i brugJohn Poulsen: S-bane 1934-2009 side 46, formentlig i to betydninger, nemlig Stadtbahn (bybane) i Berlin og Schnellbahn ("hurtigbane") ved Hamborg. Fund af nye kilder har dog påvist, at DSB allerede omkring 1932/33 havde bestemt sig for betegnelsen S-banen.
En anden kilde siger, at ifølge en tidligere generaldirektør i DSB står 'S'-et for stiv køreplan, hvilket betyder at togene afgår på faste minuttal.kilde: Vor tids leksikon, 1951
I DSB's årsberetning for finansåret 1933-1934 står følgende: "Baner med en stiv køreplan betegnes S-baner, og ved indgangen til disses stationer opstilles et S-mærke".
Strækninger thumb|4. generations S-tog på Hareskovbanen. thumb|Boulevardbanen ved Østerport Station. S-togsnettet omfatter følgende strækninger: Den centrale strækning mellem Valby og Hellerup (åbnet 1934 i to etaper, hhv. Hellerup–København H og København H–Valby; Østerport-København H indgår i Boulevardbanen) 6 radiale strækninger: Køge Bugt-banen mellem Køge og Dybbølsbro (strækningen Dybbølsbro–Vallensbæk åbnet i 1972, forlænget til Hundige i 1976, forlænget til Solrød Strand i 1979, forlænget til Køge i 1983) Høje Taastrup-banen mellem Høje Taastrup og Valby (strækningen Valby–Glostrup åbnet 1953, forlænget til Taastrup i 1963, i 1986 forlænget til Høje Taastrup) Frederikssundbanen mellem Frederikssund og Valby (strækning Valby–Vanløse åbnet i 1941, forlænget til Ballerup i 1949, forlænget til Frederikssund i 1989 – dog kun med enkeltspor mellem Ballerup og Veksø frem til 2000 og mellem Veksø og Frederikssund frem til 2002) Hareskovbanen mellem Farum og Svanemøllen (1906, opgraderet til S-tog 1977). Nordbanen mellem Hillerød og Hellerup (strækning Hellerup–Holte åbnet i 1936, forlænget til Hillerød i 1968) Klampenborgbanen mellem Klampenborg og Hellerup (åbnet 1934) Ringbanen mellem Hellerup og København Syd(Ringbanen, strækningen Hellerup–Grøndal åbnet 1934, forlænget til den midlertidige station C. F. Richs Vej før Flintholm i 2002, forlænget til Flintholm i 2004, forlænget til den midlertidige station ved Ny Ellebjerg i 2005 og til den permanente af samme navn i 2006. (Nu København Syd))
Desuden var strækningen mellem Grøndal og Frederiksberg (åbnet 1934 som del af den første strækning fra Klampenborg) en del af S-togsnettet indtil Frederiksberg–Solbjerg blev nedlagt i 1998 og fra 2002 erstattet af metroen. Den resterende strækning blev nedlagt i 2000.
De radiale strækninger er tilsluttet den centrale strækning med tre fra syd og vest (Køge Bugt-banen, Høje Taastrup-banen og Frederikssundsbanen), samt tre fra nord og nordvest (Hareskovbanen, Nordbanen og Klampenborgbanen). Systemet er opbygget, så et tog fra en given sydlig strækning kan fortsætte ad en hvilken som helst af de tre nordlige og omvendt. Desuden har Ringbanen forbindelse til Nordbanen og Klampenborgbanen i Hellerup, men det benyttes normalt kun i forbindelse med Klampenborgbanen.
Af de forskellige strækninger er Køge Bugt-banen den eneste, der fra starten er bygget som S-bane. Den centrale strækning samt Frederikssundsbanen, Hareskovbanen, Nordbanen, Klampenborgbanen og den nordlige del af Ringbanen eksisterede i forvejen som almindelige jernbaner, hvor S-togene blot afløste de hidtidige lokaltog, mens den sydlige del af Ringbanen er en tidligere godsbane. Høje Taastrup-banen er dog også anlagt som S-bane, men de to S-togsspor er anlagt ved siden af de eksisterende fjerntogsspor på Vestbanen.
Tidligere planer Der har været diverse planer som ikke blev realiseret. Lundtoftebanen Lundtoftebanen skulle have gået fra Jægersborg mod nord langs Helsingørmotorvejen, sammen med planer om socialt boligbyggeri i området. Projektet blev droppet af politiske årsager.
Tunnelbane Fra 1941 var der planer om en tunnelbane under de centrale bydele.Afsnittet Trafikproblemer i Nørrebrogade før og nu, s. 35-44 i Linie 5 af Willy Christensen. Sporvejshistorisk Selskab, 1972. Den kunne indebære en forbindelse mellem Hareskovbanen, Nørrebro og Amager via enten København H eller Nørreport. I 1949-1951 var der forsøg med strømforsyning via strømskinne mellem Godthåbsvej og Fuglebakken med henblik på brug i tunnelen. Af hensyn til dette blev 2. generations-S-togene fra 1970'erne. De fra 1967 anskaffede 2. generations S-tog blev leveret med sænkbar strømaftager til kørsel i tunnel. Først i 2002 fik København en tunnelbane, men i form af det uafhængige system Metroen.
Forlængelse til Roskilde og Helsingør Der var planer om at anskaffe tostrøms-S-tog i forbindelse med en forlængelse af S-banen ad de eksisterende fjerntogsspor til Roskilde. Både tog og forlængelse blev i første omgang droppet i 2002, men er igen blevet udredt i 2009-2011Screening af S-togsbetjening til Roskilde og Helsingør, Jens W. Brix, Trafikstyrelsen, Trafikdag 2011 og 2019.S-tog til Roskilde , Trafik-, bygge og boligstyrelsen, 2019
Det har senest indgået i regeringens transportudspil fra 2021.
I 2009-2011 blev det også overvejet at indføre S-tog på Kystbanen som løsning af kystbanens kapacitetsproblemer.
Tekniske forhold Strøm thumb|Spor og køreledningsmaster ved Herlev Station. Fra starten har S-banen været elektrificeret med 1500 V jævnspænding fra køreledninger. Da togene senere havde svært ved at opfylde DSB's ønsker til en fast og hurtigere køreplan blev det undersøgt hvordan man kunne få lidt hurtigere tog uden for store omkostninger. Det viste sig at motorvognene var beregnet så motorerne maksimalt kunne levere 90% af det de reelt kunne. Derfor blev der taget en rask beslutning at forhøje kørelednings spændingen med 10% så togene kunne accelerere hurtigere. Ved nye generationer af S-tog har det af hensyn til trafikken været et krav at både nye og ældre S-tog kan køre samtidig. Derfor kører S-tog på 1650 V jævnspænding idag (2022). Dette i modsætning til den senere elektrificering af fjernbanerne fra 1980'erne og frem hvor den mellemliggende udvikling medførte, at man valgte 25.000 V vekselspænding. Det er derfor ikke umiddelbart teknisk muligt for S-tog at fortsætte på fjernbanerne eller omvendt.
Spornet Sporvidden på S-banen er som på det øvrige danske jernbanenet 1.435 mm. Nettet er på ca. 170 km med dobbeltspor overalt, undtagen ca. 700 m før Farum Station hvor der er enkeltspor på en bro over Mølleåen. Flere strækninger er desuden oprindelig anlagt med enkeltspor, men er senere forsynet med dobbeltspor: Hvidovre-Glostrup (1953-1963), Herlev-Skovlunde (1949-1970), Skovlunde-Ballerup (1949-1966), Ballerup-Veksø (1989-2000) og Veksø-Frederikssund (1989-2002). Fra 1920'erne og helt op i 1970'erne spøgte der planer om anlæggelse af yderligere dobbeltspor mellem Hellerup og Holte, så strækningen ville blive firesporet, men det blev ikke til noget. Andre planer og tanker om at udvide kapaciteten med en tunnelbane eller overhalingsspor er ligeledes blevet på papiret.
S-banen ligger parallelt med fjerntogssporene på Vestbanen og Kystbanen mellem Høje Taastrup og Klampenborg. Strækningerne fremtræder dermed firesporet, men jernbaneteknisk er der tale om to separate sæt dobbeltspor med uafhængig drift. Mellem Køge og Ølby følges S-banen desuden tilsvarende med sporet på Lille Syd.
Der er forbindelser til fjerntogssporene i Køge, Høje Taastrup, København H, Østerport, Svanemøllen, Lersøen, Vigerslev og Hellerup og til privatbanerne i Køge, Jægersborg og Hillerød.
Der er ingen sporforbindelser til metroen, selvom der kan skiftes til den flere steder. Der var heller ikke var direkte forbindelse mellem S-banen og Københavns Sporveje i sin tid. Der var dog forbindelse mellem KS's og DSB's spornet ved København L / Slangerupbanens station.