เทือกเขาตะนาวศรี (พม่า: ????????? ?????????; อังกฤษ: Tenasserim Hills, Range) เป็นชื่อทางภูมิศาสตร์ของเทือกเขาซึ่งเป็นพรมแดนธรรมชาติระหว่างประเทศพม่ากับประเทศไทย และลากยาวผ่านคอคอดกระลงไปจนถึงคาบสมุทรมาเลย์ ยอดเขาที่สูงที่สุดในเทือกเขาตะนาวศรี ชาวพม่าเรียกว่า "บีล็อกตอง" (Bilauktaung)
แนวเทือกเขานี้ได้ชื่อตามเขตตะนาวศรีในพม่า ชื่อนี้อาจเพี้ยนมาจากภาษามลายูสำเนียงไทรบุรี คือคำว่า ตานะห์ซรี (มาเลย์: Tanah Sari; Tanah Seri) ตานะห์ มีความหมายว่า "แผ่นดิน" กับ ซรี มาจากคำว่า ซีเระห์ แปลว่า "พลูหรือใบพลู" รวมกันจึงมีความหมายว่า "แผ่นดินที่ปลูกพลู"
ทางใต้ของเส้นขนานที่ 16 เทือกเขาฉานได้แยกออกเป็นแนวเทือกเขาสูงชั้นขนาบข้างแคบ ๆ ซึ่งทอดลงไปทางใต้ตามคอคอดกระ แนวเทือกเขาที่อยู่ทางตะวันตกสุดนั้นถูกตัดจากชายฝั่งตะนาวศรีโดยรอยเลื่อนเจดีย์สามองค์ ส่วนทางตะวันออกของเทือกเขาตะนาวศรีนั้นเป็นหุบเขาสาละวินและคเยง
ไปทางตะวันออก ด้านประเทศไทย เทือกเขานี้มีแม่น้ำแควใหญ่และแควน้อยไหลตัดผ่าน ในบริเวณนี้ มีลักษณะเป็นแนวลาดเขาเล็ก ๆ สลับหุบเขาแคบ ๆ ซึ่งมักจะกว้างเพียงราว 2 กิโลเมตร และถัดออกไปทางตะวันออกอีกนั้นมีเพียงลาดเขาโดด ๆ อันเป็นจุดที่เทือกเขาตะนาวศรีสิ้นสุดลงในที่ราบลุ่มภาคกลางของประเทศไทย
ระดับความสูงเฉลี่ยของเทือกเขาตะนาวศรีในฝั่งพม่าจะสูงกว่าฝั่งไทย โดยมียอดเขาหลายยอดที่สูงถึง 1,000 เมตร ขณะที่ฝั่งไทย ยอดเขาสูงสุดสามารถวัดได้ราว 800 เมตร
จุดสูงที่สุดในเทือกเขาตะนาวศรีนั้นอยู่ในเทือกเขาบีล็อกตอง อำเภอสวนผึ้ง จังหวัดราชบุรี ซึ่งสูงที่สุดที่ 2,231 เมตร แนวเทือกเขาที่ลากต่อลงไปทางใต้ของเทือกเขาบีล็อกตองนั้นจะไปบรรจบกับปลายสุดด้านเหนือของคอคอดกระ งานวิจัยทางธรณีวิทยาล่าสุดกล่าวถึงส่วนใต้สุดของเทือกเขาตะนาวศรีในพื้นที่คอคอดว่า "เทือกเขาภูเก็ต", "เทือกเขานครศรีธรรมราช" และ "เทือกเขาสันกาลาคีรี" อย่างไรก็ตาม ชื่อเหล่านี้จะไม่พบปรากฏอยู่ในหลักฐานธรณีวิทยาสมัยเก่า
เทือกเขาตะนาวศรีเป็นส่วนหนึ่งของสันเขาแกรนิตยาวซึ่งมีอายุเก่ากว่าเทือกเขาหิมาลัย ที่ราบสูงมาเลย์อันเป็นจุดใต้สุดของระบบภูเขานี้และเทือกเขาติติวังซานั้นเป็นจุดเริ่มต้นของเทือกเขาโกตาบาห์รุในฝั่งมาเลเซีย
เทือกเขาตะนาวศรีปกคลุมไปด้วยป่าไม้เป็นบริเวณกว้าง และเป็นที่อยู่อาศัยของสิ่งมีชีวิตใกล้สูญพันธุ์หลายชนิด ซึ่งรวมไปถึงช้างเอเชียและเสือโคร่ง
