La gare de Montlouis est une gare ferroviaire de la ligne de Paris-Austerlitz à Bordeaux-Saint-Jean, située sur le territoire de Montlouis-sur-Loire. C'est l'une des trois gares de la commune, avec la gare de Véretz - Montlouis et la gare d'Azay-sur-Cher.
C'est aujourd'hui une halte ferroviaire de la SNCF, desservie par des trains TER Centre-Val de Loire.
Établie à 60 mètres d'altitude, la gare de Montlouis est située au point kilométrique (PK) 225,472 de la ligne de Paris-Austerlitz à Bordeaux-Saint-Jean, entre les gares ouvertes de Noizay et Saint-Pierre des corps. Le viaduc de Montlouis (383 m) est situé juste après la gare en direction de Noizay.