空氣制動是一個鐵路制動動力的制動系統的壓縮空氣作為工作介質。現代火車依賴于故障安全的空氣制動系統，該系統基于1869年4月13日喬治·威斯汀豪斯（George Westinghouse）申請專利的設計。隨后，西屋豪斯空氣制動公司組織起來制造和銷售西屋豪斯的發明。它以各種形式幾乎被普遍采用。

西屋系統使用氣壓為每輛汽車上的儲氣罐充氣。滿氣壓指示每輛車釋放制動器。氣壓的降低或損失會發出信號，指示每輛汽車使用其油箱中的壓縮空氣來施加制動。

在空氣制動器的最簡單形式中，稱為直空氣系統，壓縮空氣推動氣缸中的活塞。活塞通過機械聯動裝置連接到制動蹄，制動蹄可以在火車車輪上摩擦，并利用由此產生的摩擦力使火車減速。機械聯動裝置非常復雜，因為它可以將壓力從一個加壓氣缸平均分配到8或12個車輪。

壓縮空氣來自機車中的空氣壓縮機，并通過火車線從車廂傳到車廂，該車廂線由每輛車下方的管道和車廂之間的軟管組成。直型空氣制動系統的主要問題是軟管和管道之間的任何分隔都會導致氣壓損失，從而導致施加制動力的損失。這很容易導致火車失控。直型空氣制動器仍用于機車上，盡管作為雙回路系統，通常每個轉向架（卡車）都有自己的回路。

為了設計一種沒有直通空氣系統缺點的系統，西屋公司發明了一種系統，其中，每條鐵路機車車輛都配備有儲氣罐和三聯閥，也稱為控制閥。

與普通空氣系統不同，西屋系統通過降低火車線路中的氣壓來施加制動。

三重閥被描述為具有三項功能，即：將空氣充入準備使用的儲氣罐，踩下制動器并釋放它們。這樣，它可以支持某些其他操作（即，“保持”或維持應用程序，并允許釋放制動缸壓力并在釋放過程中對儲油箱進行補給）。西屋（Westinghouse）在其專利申請中稱其為“三閥裝置”，因為它包括三個組成部分的閥瓣部分：隔膜操作的提升閥將儲氣罐空氣供應到制動缸、儲氣罐充氣閥和制動缸釋放閥。西屋公司通過取消提升閥的作用很快改進了該裝置，這三個組件分別成為活塞閥、滑閥和漸變閥。

電動氣動或EP制動器是一種空氣制動器，它允許在整個列車中立即應用制動器，而不是順序應用。自1949年以來，EP制動器就一直在英國使用，并且自1980年代后期以來，還用于德國高速列車（最著名的是ICE）。它們在英國鐵路列車的電-氣制動系統中有完整描述。當前，電動氣動制動器正在北美和南非的固定服務礦石和煤炭列車上進行測試。

客運列車很長時間以來一直使用3線制電動氣動制動器，它最多可提供7種制動力。

最新的創新是電控氣動制動器，其中所有貨車（汽車）和機車的制動器通過一種局域網連接，從而可以分別控制每個貨車的制動器，并報告每個貨車的性能報告。

現代的空氣制動器與原始的空氣制動器并不相同，因為三重閥的設計略有變化，不同版本之間并不完全兼容，因此必須分階段引入。但是，全球鐵路上使用的基本空氣制動器非常兼容。