Silnik wielowałowy to rodzaj tłokowego silnika spalinowego wyposażonego w wiele wałów korbowych. Konstrukcja wielowałowa umożliwia realizację silników jednotłokowych, dwutłokowych (silnik z przeciwbieżnymi tłokami) oraz wielotłokowych.

Silnik wielowałowy jest zawsze wyposażony w więcej niż jeden wał korbowy. W zależności od liczby wałów silnik ten jest dokładniej nazywany na przykład silnikiem dwuwałowym, silnikiem trójwałowym, silnikiem czterowałowym i tak dalej.