Eine Wasserballastbahn ist eine Standseilbahn oder Luftseilbahn ohne Antriebsmaschine, die die Schwerkraft als Antriebskraft nutzt. Ein Synonym dafür ist Wassergewichtsseilbahn.
Die beiden Wagen der Anlage sind durch ein Zugseil miteinander verbunden, das über eine Seilscheibe in der Bergstation läuft. Die Wagen halten sich ungefähr im Gleichgewicht, so dass für den Antrieb der Bahn nur die Kraft aufgebracht werden muss, um das System aus dem Gleichgewicht zu bringen. Dies erfolgt, indem die Masse des in der Bergstation stehenden Wagens mit Wasser künstlich erhöht wird, so dass die auf diese zusätzliche Masse wirkende Schwerkraft die Bahn bewegen kann.
Beide Wagen besitzen deshalb einen Ballastwassertank. Zwischen zwei Fahrten wird beim Wagen in der Bergstation Wasser in den Tank gefüllt, während beim Wagen in der Talstation der Tank geleert wird. Das obere schwerere talwärts fahrende Fahrzeug zieht nun das untere leichtere die Steigung hinauf. Die benötigte Wassermenge richtet sich nach der Gewichtsdifferenz zwischen den beiden Wagen, wobei für jeden Fahrgast etwa 80 Liter angenommen werden. Weil während der Fahrt die Seillänge und somit das Gewicht des Seils zwischen der Seilscheibe und dem talwärts fahrenden Wagen stetig zunimmt und gleichzeitig das Seilgewicht des bergwärts fahrenden Wagens abnimmt, muss während der Fahrt die Geschwindigkeit reguliert werden. Dies geschieht mit Bremsen in den Fahrzeugen, die meistens auf eine Zahnstange im Gleisbett wirken, und besonders bei längeren Anlagen auch durch Wasserablassen aus dem talwärts fahrenden Wagen. Einige Bahnen haben zum Ausgleich des Seilgewichts ein Unterseil, das in der Talstation ebenfalls über eine Umlenkrolle geführt wird.
Das für den Betrieb der Bahn notwendige Wasser wurde in der Regel einem Gewässer bei der Bergstation entnommen. An Orten, wo bei der Bergstation kein Wasser aus der Umgebung zur Verfügung stand, wurde dies von der Talstation mit Pumpen durch eine die Trasse entlang laufende Druckleitung in ein Reservoir bei der Bergstation gefördert.
Die Gleisanlage ist in der Regel eingleisig und in der Mitte mit einer Ausweichstelle versehen. Durch die besondere Weichenkonstruktion der Abtschen Weiche wird jeder Wagen automatisch auf eines der beiden Ausweichgleise geführt. Die schmale Trasse reduziert den Platzbedarf und den Aufwand für die Erstellung von Brücken und Tunneln.
Obwohl das Wasser billig zu beschaffen war (sofern es nicht zur Bergstation hinauf gepumpt werden musste, wofür entsprechend Energie benötigt wurde), hatte der Betrieb mit Wasserballast Nachteile. Der Winterbetrieb wurde gefährlich, sobald die Gefahr des Vereisens der Wassertanks oder der Bremszahnstange bestand. Ebenso erwies sich die Zwangspause, die bis zur nächsten Fahrt durch das erneute Befüllen notwendig war, als nachteilig. Außerdem erhöhten das hohe Betriebsgewicht und die große Achslast der Wagen den Wartungsaufwand der gesamten Anlage. Daher haben weltweit nur wenige Bahnen mit Wasserballastbetrieb überlebt. Die meisten wurden auf elektrischen Betrieb umgestellt oder eingestellt.
Die älteste Anlage in Europa ist die 1879 eröffnete Giessbachbahn, welche 1948 auf elektrischen Betrieb umgebaut wurde. 1882 wurde in Braga (Portugal) der Elevador do Bom Jesus eröffnet, welcher weltweit die älteste immer noch mit Wasserballast betriebene Anlage ist.
Walter Hefti: Schienenseilbahnen in aller Welt. Schiefe Seilebenen, Standseilbahnen, Kabelbahnen. Birkhäuser Verlag, Basel u. a. 1975, ISBN 3-7643-0726-9.
Hans Waldburger: Die letzten Drahtseilbahnen mit Wassergewichtsantrieb. In: Eisenbahn Amateur. Nr.10, 1979, S.593–597.