Moottorivaunu on omalla voimallaan kulkeva rautatievaunu, toisin sanoen siinä ei tarvita erillistä veturia koneiston ollessa sulautettu vaunuun. Moottorivaunuista muodostetussa junassa voi olla myös moottorittomia liitevaunuja. Yleisnimitys junalle, joka koostuu vain moottorivaunuista ja niiden liitevaunuista, on moottorijuna. Lisäksi moottorijunat jaetaan käyttövoiman mukaan dieselmoottorijuniin ja sähkömoottorijuniin.
Moottorijuna pystyy usein liikennöimään huomattavasti mäkisemmässä maastossa kuin veturijuna, jos sen teho-/painosuhde on riittävän hyvä; esimerkiksi uudet Sm5-sähkömoottorijunat selvinnevät jopa 35 promillen nousuista ja laskuista.