ทางหลวง (อังกฤษ: Highway) คือ ถนนหรือเส้นทางซึ่งจัดไว้เพื่อประโยชน์ในการจราจรสาธารณะทางบก ไม่ว่าในระดับพื้นดิน ใต้หรือเหนือพื้นดิน หรือใต้หรือเหนืออสังหาริมทรัพย์อย่างอื่นนอกจากทางรถไฟ ระบบทางหลวงของสหรัฐอเมริกาที่เรียกว่า อินเตอร์สเตต เป็นระบบทางหลวงที่มียาวรวมทั้งหมดมากที่สุดในโลก[ต้องการอ้างอิง]โดยมีความยาวทั้งสิ้น 75,376 กม.(2004) ทางหลวงบางเส้นจะเชื่อมต่อระหว่างประเทศเช่น ยูโรเปียนรูท และถนนบางเส้นจะเชื่อมระหว่างเมืองหลวงของรัฐทั้งหมดในประเทศ เช่นใน ออสเตรเลียไฮเวย์ 1 ซึ่งเชื่อมตัวเมืองหลวงของรัฐทั้งหมดรอบประเทศออสเตรเลีย ถนนหลวงที่ยาวที่สุดในโลกคือ ทรานซ์-แคนาดาไฮเวย์ ซึ่งเริ่มจากเมือง วิกตอเรีย ในรัฐบริติชโคลัมเบีย ของฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิก ผ่าน 10 รัฐและจังหวัดจนถึงเมือง เซนต์จอห์น ในจังหวัดนิวฟาวน์แลนด์ ของฝั่งมหาสมุทรแอตแลนติก
การออกแบบทางหลวงจะมีการออกแบบที่แตกต่างกันขึ้นไปขึ้นอยู่กับลักษณะถนน ความกว้างถนน และสภาพการสัญจร ทางหลวงสามารถมีได้ทั้งในลักษณะถนนสองเลน ถนนมีหรือไม่มีไหล่ทาง และผิวถนนของถนนเส้นเดียวกันที่ตำแหน่งต่างกัน จะมีลักษณะไม่เหมือนกันขึ้นอยู่กับหน่วยงานที่เป็นผู้ควบคุมถนนเส้นนั้น
ทางหลวงในประเทศไทยได้รับการควบคุมโดยกรมทางหลวง โดยมีทางหลวงแผ่นดินหมายเลข 4 หรือถนนเพชรเกษม เป็นถนนที่ยาวที่สุดในประเทศไทย เริ่มจากกรุงเทพฯ ถึงด่านพรมแดนจังโหลน อำเภอสะเดา จังหวัดสงขลา ระยะทางรวมทั้งสิ้น 1,274 กิโลเมตร
เริ่มแรกมนุษย์ใช้ทางเท้า (traces) เดินไปมาหากัน ต่อมาเมื่อรู้จักใช้สัตว์เป็นพาหนะ จึงเปลี่ยนโดยใช้สัตว์ในการขับล้อเลื่อน เริ่มใช้ทางเกวียน ทางสร้างด้วยหินครั้งแรกเมื่อก่อนคริสต์ศักราช 3500 พบใน เมโสโปเตเมีย ซึ่งสร้างด้วยหิน สมัยโรมันรุ่งเรืองชาวโรมันได้สร้างติดต่อระหว่างอาณาจักรต่างๆ ต่อมาเมื่อศตวรรษที่ 18 Tresaquet ชาวฝรั่งเศสได้เริ่มสร้างถนนให้ดีขึ้น โดยใช้หินมาถมเป็นชั้น ๆทำให้ถนนรับน้ำหนักและมีความทนทานมากขึ้น หลังจากนั้น John Macadam ชาวอังกฤษได้นำหินมาเรียงกันเป็นผิวทาง และให้รถม้าวิ่งบดทับให้แน่น ทางลักษณะนี้จึงให้ชื่อว่า Macadam ซึ่งใช้มาจนถึงปัจจุบันนี้ ในสหรัฐอเมริกาการก่อสร้างทางเริ่มจากการปรับปรุงทางเก่าและเก็บค่าผ่านทาง (Turn Pike) ซึ่งอาจจะลงทุนโดยรัฐบาลหรือเอกชน ทางสายแรกสร้างระหว่างฟิลาเดเฟีย และเวอร์จิเนีย ต่อมาการสร้างทางหลวงถูกพัฒนามาเรื่อยๆ เช่น การนำแอสฟัลท์มาใช้ประกอบกับหินหรือมวลรวม ใช้ในลักษณะของ Mixed Inplace and Asphaltic Concrete หรือ ผิวทางคอนกรีตเสริมเหล็กปัจจุบัน และ Prestress Concrete ถูกนำมาใช้กับทางหลวง
