臺灣桃園國際機場聯外捷運系統，簡稱桃園國際機場捷運、桃園機場捷運或機場捷運（英譯：Taiwan Taoyuan International Airport Access MRT System），位於台灣北部，為服務桃園國際機場聯外交通為主之大眾捷運系統。起自台北車站，經由桃園國際機場、止於中壢市，整體路線橫跨台北市、台北縣、桃園縣等三個縣市。
整體工程於2006年初開工，預定2013年後分段通車。
此線原採用民間興建營運後轉移模式委託由民間企業經營，後改為政府自建。由交通部高速鐵路工程局規劃與興建，而營運的部分由交通部依照《大眾捷運法》的相關規範，採用「指定」方式交給桃園縣政府負責營運。
未來計畫開行快速直達車、普通車兩種，前者可於35分鐘內連絡台北車站與桃園國際機場，達到快速輸運旅客之目的。
桃園機場捷運之前身，為中正機場捷運與桃園捷運藍線計畫。前者原計畫以民間興建營運後轉移模式興建臺北﹦機場段，後者則為台灣省政府所規畫的路線。在政府決定收回自建後，桃園捷運藍線的機場－中壢段併入辦理。
舊稱「中正國際機場」的臺灣桃園國際機場於2006年9月6日改為現名後，原本以舊稱定名的計畫名稱亦隨之作出相應修改。
不過，先前簽訂的相關工程契約由於修改不易，表定工程名稱仍維持舊名『中正機場聯外捷運系統』。 受限於中壢市街道路狹窄，故先行興建臺北～環北間以解決最迫切的機場聯外、高鐵轉乘需求。
2010年3月15日，經濟建設委員會通過台鐵中壢車站之延伸案，預定2019年6月竣工[1]。
機場捷運預定有2種營運模式： 快速直達車
（臺北車站—桃園國際機場）：僅停靠市區及機場端主要車站，臺北車站＝第一航廈間需時35分鐘。
普通車（各站皆停）：臺北車站＝第一航廈間需時50分鐘。
另規劃於臺北、五股工業區和高鐵桃園車站三站提供旅客預辦登機服務。
政府收回自建 2003年，政府決定收回民間興建營運後轉移模式，改以公務預算自行籌劃興建。
其間重大改變包括： 起迄站（A1）改設於臺北車站。
原計畫興建至中壢車站（A23），但因穿越市區拆遷不易，初期僅到環北路口（A21）站。
改善路線爬升坡度與車站設置計畫的其餘大致沿用長生公司原有的路線規劃，並決定改採鋼輪系統。
儘管機電工程投標廠商之一—加拿大商龐巴迪公司曾提出國外的研究報告，質疑路線在規劃與設計上，似未考慮沿線爬升坡度過大及彎度過彎的問題，進而質疑興建可行性。
不過，最後機電工程依舊由另一間投標廠商—日商丸紅商事得標；『三重站—桃園機場—中壢』段工程及機電系統亦於2006年2月27日正式開工。
同年6月26日，當時的行政院長蘇貞昌為機場捷運工程主持動土典禮。
依交通部高速鐵路工程局原有規劃，三重＝臺北車站段為高架路線。
但臺北市政府認為高架路線影響都市景觀、土地利用、安全問題…等，主張應以地下方式興建。
經雙方協調後，市政府表示願意負擔改採地下化所增加的工程經費，交通部也同意「三重站—臺北車站」段改以地下方式興建，並委託臺北市政府捷運工程局負責該段的設計、施工與臺北市轄段土地開發，土建部份完工後，再交由交通部高速鐵路工程局續建。
由於該段路線因此延後完工，因此「三重站—桃園機場—中壢」段預定將先行通車。
「三重站—臺北車站」段於2006年9月25日正式開工，土建工程則於2007年5月2日舉行動土典禮。 2008年12月4日，交通部宣佈機場捷運於2017年延伸至中壢車站。
[2] 2008年12月31日，台北雙子星大樓與機場捷運台北站共構工程正式開工。
[3] 2009年2月13日，交通部宣佈桃園國際機場捷運將交給臺灣鐵路管理局經營，但馬英九政府上任後，請交通部高速鐵路工程局重新評估臺北大眾捷運股份有限公司和臺灣鐵路管理局等鐵路業者經營的可能性。
2009年5月9日，臺灣鐵路管理局確定無法經營，交通部高速鐵路工程局評估由臺北大眾捷運股份有限公司或桃園縣政府成立桃園捷運公司經營。
2009年5月12日：交通部高速鐵路工程局於桃園縣中壢市公所，舉辦「臺灣桃園國際機場聯外捷運系統建設計畫」機場捷運延伸至中壢火車站之綜合規劃案公聽會。
2010年3月15日：行政院經濟建設委員會討論通過交通部陳報「臺灣桃園國際機場聯外捷運系統延伸至中壢火車站規劃報告及周邊土地發展計畫」，設兩站，均採地下化方式設計，總工程費估約138.01億
[4]。預定時程 2012年12月：第一航廈站－高鐵桃園站通車啟用。
[5] 2013年6月：三重站—第一航廈、高鐵桃園站－環北站通車啟用。
2013年8月：台北車站－三重站由台北市捷運工程局完工，並移交給高速鐵路工程局。此段分為CA450A標路線段工程、CA441A標連續壁工程、CA450B區段標(含土建標及電梯電扶梯標)水電環控及裝修標工程等五標，全線營運通車時程以高速鐵路工程局公佈時間為準。而高速鐵路工程局表示，目前整體工程進度超前1.24%。
機電系統工程可望於2009年12月以前完成細部設計，然後就可以進行生產設備的製造。
2014年10月：台北車站—三重站通車啟用。
2019年6月：環北站－中壢車站通車啟用。
相似功能之建設已存在或重複，意即與桃園機場捷運替代計畫過多，若都實行，有可能會造成供過於求、赤字增加等問題：
台北捷運新莊線：在三重車站交會，以及丹鳳車站與泰山貴和車站接近。
國道：五股楊梅高架橋的機場匝道、國道二號拓寬計畫的機場端部分，此二項建設確實舒緩該路段塞車問題，但擴充連結機場能力，會讓使得桃園機場捷運的可能使用者傾向於公路運輸。
台北松山機場：馬英九政府並無打算在桃園機場捷運通車後廢除松山機場，並且予以擴充；此舉易與桃園國際機場競爭旅客、航線及建設經費，並同時降低桃園機場捷運的使用率及桃園機場的方便性；另外的問題則是，松山機場深陷台北都會區精華區。
雙機場惡性競爭問題可採恰當航班分配及松山機場高額收費減緩，但松山機場傷害台北都會區居民權益及阻礙都市發展問題只能以廢除松山機場解決。
既然廢除松山機場的機會成本在上述建設完成後會降低許多，此時廢除松山機場是合理政策，目前的擴充必然成為資源的浪費；若選擇不廢除松山機場，受益者多為社經地位頂尖者，但高昂的外部成本則由全民負擔。
由台北車站、南港車站及板橋車站出發前往機場的觀點來看，「高鐵桃園站轉乘至桃園機場」的方案也很方便，機場捷運台北端的地點較差、更加強了高鐵桃園站轉乘方案的競爭力。
桃園機場捷運的台北端由於市民大道下已有台鐵縱貫線以及台灣高鐵，忠孝東路下已有台北捷運藍線，因此要延此二路廊到經濟高度發展的台北東區有其難度，因此桃園機場捷運方便性降低；若桃園機場捷運能夠延伸至台北東區，機場捷運才能吸引更多通勤族及機場旅客，更可以使廢除松山機場的機會成本更低。也可見台灣運輸政策缺乏長期規劃及整合觀念。
行李直掛必須有經濟規模才會使價格下降，如此才能夠吸引旅客使用，然而在911事件後，托運行李必須再三確定與主人同機，因此有可能會使得桃園機場捷運要執行行李直掛會導致成本增加而無經濟效益。且機場旅客的行李繁多，桃園機場捷運必須針對他們的需求規劃，例如提供方便且極低價的行李直掛服務、良好的行李拖行規劃，才會有機場旅客肯消費。
多站提供行李直掛服務是全球首創，具有相當的挑戰性。
桃園機場捷運由於通過三重、五股、泰山、林口等地區，因此性質接近通勤捷運，通勤族的需求跟機場旅客的需求差很大；因此必須確實行駛直達車（直達車服務搭機者、普通車服務通勤者），如此能有機會讓通勤者以及搭機者雙贏。
台鐵林口線距離桃園機場不遠，高鐵延伸機場也很省錢。若是升級台鐵，直接由林口線拉支線進機場，並提升縱貫線台北至桃園區間（或南港至桃園區間）之運輸能力，即可取代桃園機場捷運的機場運輸功能，也可安排一些班次讓台灣東部及基隆旅客能很方便的到機場。
而高鐵拉一條盲腸線到機場不但有望達到台北車站機場約20分鐘車程，也比興建機場捷運更便宜。且無論是台鐵高鐵系統都比捷運系統更適合兼任機場聯外系統。
路線坡度與運行時間的問題
目前從台北車站搭乘直達車抵達桃園機場，運行時間尚需35分鐘，馬總統表示擔憂機場捷運無法與高速公路客運競爭，期盼通行時間能縮短至20分鐘。
[9]高鐵局則表示，機場捷運全程逾 1/4 路程為斜率 3% 以上的陡坡(行駛百公尺爬坡3公尺)，加快速度尚待評估。
[10] 若要滿足直達車高速度或班次密的要求，會犧牲通勤權益，也會增加誤點率。
事實上這種比舊山線還要陡峭的路線以使用膠輪系統或線性馬達較佳，目前的系統在這種坡度下使用挑戰性極高。
當初馬英九市長堅持桃園機場捷運台北端地下化，增加了興建成本、坡度、運行時間及危險性；但以當地環境來看，此段高架化的擾鄰問題不大。
桃園機場捷運35分鐘的運行時間，已經讓廢除外部成本高昂的松山機場利大於弊；想要擴充松山機場飛大型飛機又想要縮短桃園機場捷運運行時間、想要發展桃園航空城又不願意廢除松山機場，代表嚴重短視近利也沒有利弊及成本效益分析的能力。
想要增加桃園機場/桃園機場捷運的方便性，有其他成本效應更佳的方法。
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