桃園都會區鐵路地下化計畫（簡稱桃園鐵路地下化）為臺鐵地下化暨捷運化計畫之一，也是台灣第四座鐵路地下化計畫。計畫範圍為縱貫線鶯歌車站南側鳳鳴平交道至中壢車站南側環南路地下道之間，總長約17.945公里的區段，預計將現有鳳鳴、桃園、內壢、中壢四座地面車站改建為地下車站，並增設中路、桃園醫院、中原、平鎮等四座車站；其中，鳳鳴車站至桃園車站間採用三線，桃園車站以南則為複線。完工後將可服務桃園都會區（包含桃園市與新北市鶯歌區）沿線地區。
本計畫由交通部臺灣鐵路管理局工務處臺北工務段辦理，預計於2021年底完成細部設計，2022年初後交由交通部鐵道局施工。完工後預計分兩階段通車，第一階段為鳳鳴、桃園、內壢、中壢、平鎮五站切換至地下化新站體，預計於2033年通車；第二階段開放其餘三座車站，預計於2034年通車。因通車時程較長，故鳳鳴、平鎮此二站有興建地面臨時站的計畫，其中鳳鳴臨時站已於2024年11月30日通車，平鎮臨時站則預計於2026年5月通車。
【計畫內容】
※計畫期程：2020年9月至2030年12月。
※全長17.945公里。
※現有桃園車站、內壢車站、中壢車站改建為地下車站。
※新增五座通勤車站：鳳鳴車站、中路車站、桃園醫院車站、中原車站、平鎮車站[10]
※計畫經費：新臺幣1,047.93億元。
※配合地下化工程施工，整條路線闢建為25公尺，徵收土地5萬3千多平方公尺及拆除建物2萬7千多平方公尺。
※桃園車站至鶯歌車站南側路段（53K+300）三線化，期望解決兩站間長達8.2公里無交會待避能力的瓶頸路段，鶯歌車站至本計畫起點三線化另由其他計畫辦理。
【預期效益】
拆除8座高架橋及8座地下道，消除20處平交道並可整合相關軌道系統，形成臺北市、新北市、桃園市通勤骨幹，有助改善都市景觀及土地利用，成為北北桃1小時軌道生活圈的綠色運輸廊帶。
改善市容景觀、提昇都會區環境生活品質，提昇都市土地利用價值，增加經濟效益。
