Een verbindingsboog is een speciale korte spoorlijn die twee andere spoorlijnen met elkaar verbindt. Dit kan bijvoorbeeld het geval betreffen dat zij elkaar ongelijkvloers of gelijkvloers kruisen, of een verbinding zonder kopmaken tussen de twee takken van een splitsing. Verbindingsbogen komen niet veel voor in Nederland en België, omdat de spoorlijnen hier vaak "kruisen" door zich bij elkaar te voegen en verderop weer te splitsen.
Bij meersporigheid wordt bij de aansluitingen van een verbindingsboog, net als bij andere splitsingen, de daarvoor nodige kruising vaak ongelijkvloers uitgevoerd, als fly-over of dive-under.