列車自動運行系統 (Automatic Train Operation，簡稱 ATO) 為一種自動化控制的列車運行系統。電腦會根據訊號系統的限速、班次時間表、列車的性能而調節列車的加減速。
月台上的乘客資訊顯示屏亦需要配合自動運行系統的運作。
優點
- 列車加減速全自動化，減低人為錯誤率
- 由於電腦能自動控制列車，減少延誤率，所以班次有加密的空間
- 能令車門對準月台標示的對應上車處
缺點
- 司機容易因系統的方便，而掉以輕心，忽略了可能出現的錯誤和危險（港鐵東鐵綫、馬鞍山綫及西鐵綫安裝了司機警覺系統，能避免此問題）
- 司機日常駕駛時，容易對系統產生依賴性，當遇上緊急情況或訊號故障，需要轉用手動駕駛模式時，司機的駕駛知識可能有一定程度的下降（定期的駕駛重溫課程能協助司機鞏固駕駛知識）