La ligne de Paris-Est à Mulhouse-Ville, dite ligne de Paris à Mulhouse, est une ligne de chemin de fer française à écartement standard et à double voie non électrifiée sur la plus grande partie de son parcours. Elle relie Paris à Mulhouse, via Troyes, Chaumont, Vesoul, Lure et Belfort.

Ouverte par étapes de 1856 à 1858 par la Compagnie des chemins de fer de l'Est, elle était régulièrement parcourue par les Trans-Europ-Express (TEE) reliant Paris à la Suisse, jusqu'à l'ouverture de la LGV Est européenne en 2007 puis de la branche Est de la LGV Rhin-Rhône en 2011, qui lui ont fait perdre l'essentiel de son trafic de grandes lignes. Elle assure en 2012 essentiellement un trafic à vocation régionale, ainsi que de banlieue en Île-de-France (Transilien Paris-Est).

Elle constitue la ligne n^o 001 000 du réseau ferré national.

À l'époque de la Compagnie des chemins de fer de l'Est, elle était numérotée « ligne 40 ». Dans l'ancienne nomenclature de la région Est de la SNCF, elle était numérotée « ligne 4 » et désignée en tant que « Ligne Paris – Bâle ».

Depuis le 1^er janvier 2018, la région Grand Est est l'autorité organisatrice de transports pour le service Paris – Troyes – Belfort (trains de nouveau prolongés jusqu'à Mulhouse), selon un protocole conclu entre l'État, les régions Grand Est, Bourgogne-Franche-Comté et l'établissement public Île-de-France Mobilités

Alternatrain a rejoint désormais la réflexion des élus concernés et une étude devrait être lancée désormais par l'association créée ayant pour objectif le renouveau de cet axe ferroviaire emblématique.