折り畳み自転車（おりたたみじてんしゃ）とは、フレームなどを折り畳むことができるように工夫された自転車のこと。フォールディングバイクともいう。 車、電車、船および飛行機などで運搬するために、折りたたみ出来るようにした短距離用自転車。
1895年、フランス陸軍第87歩兵連隊のジェラール大尉が考案したものが最初といわれている。その後、第二次世界大戦でイギリス陸軍空挺部隊によってBSA社(en:Birmingham Small Arms Company)製造の折り畳み自転車が実戦投入された。このモデルはパラバイク (Parabike) と呼ばれ、パシュレー社(en:Pashley Cycles) から販売されていた。
利点としては折り畳み自転車は輪行する場合に可搬性に優れる、自動車への積載や保管などで場所を取らないなどが挙げられる。ただ同じ折り畳み自転車でも分割式自転車は分割された部品をたばねたり、効率良く収納しなくてはならない、また分解する時間がかかるなど、実際の持ち運びが若干煩雑になりやすい。ただ分割式自転車は、おおよそ走行面では優れているものが多い。特に、デモンターブルは通常の自転車となんら変わらない。そのほか収納袋に入れた場合、手荷物として多くの交通機関で無償輸送が可能となるので、機動力の必要な旅には便利な乗り物となる。
短所としては折り畳み自転車はその性質上、保管、携帯の容易さと自転車本来の走行能力を妥協しなければいけないところにある。例えば自転車のフレームそのものを折り畳んだり、分割したりするためにする十分な補強、部品を必要するため重量がかさむこと、設計上取れうるライディングポジションに制限を受けること、シティサイクルのような買い物かご（前かご）を取り付けられないため実用性に劣る（前かごを取り付けることができるのもあるが折り畳めなくなる）こと、または下記に述べられているデザインの特性より直進安定性や高速維持性が劣るものが多いことが挙げられる。
デザインの特徴として、持ち運びなどの点から小径ホイールを用いていることが多く、ホイールベースが短いものが多い。最も多い折り畳み方式は一本の横棒状のフレームのまん中からヒンジで折り畳む方式を採用しているものが多く、高級なものから安価なものまで多岐にわたる。また高性能な折り畳み自転車はその用途によって千差万別の特色があり、例えば折り畳みサイズを小さくする、持ち運びがしやすいように軽量にする、旅行先でのスポーツとして走行性能に優れたものといった特色を出している傾向がある。
