Die S-Bahn Hamburg ist ein wichtiger Bestandteil des öffentlichen Nahverkehrs in der Metropolregion Hamburg und wird von der S-Bahn Hamburg GmbH, einer Tochtergesellschaft der Deutschen Bahn, betrieben. Sie ist in das Tarifsystem des Hamburger Verkehrsverbundes (HVV) integriert.
Im innerstädtischen Bereich (z.B. zwischen Altona und Hauptbahnhof sowie im City-Tunnel) wird in den Hauptverkehrszeiten (HVZ) ein 5-Minuten-Takt oder dichter angeboten.
Die Linien nutzen zwei Hauptachsen in der Innenstadt: die Verbindungsbahn (über Dammtor) und den City-Tunnel (über Jungfernstieg/Landungsbrücken).
Zweisystembetrieb (Einzigartig in Deutschland): Die S-Bahn Hamburg kombiniert als einziges S-Bahn-Netz in Deutschland zwei unterschiedliche Stromsysteme.
1200 V Gleichstrom (DC) über seitliche Stromschiene im größten Teil des Netzes.
15 kV 16,7 Hz Wechselstrom (AC) über Oberleitung auf dem Abschnitt von Neugraben nach Stade (Niedersachsen).
Sogenannte Zweisystemfahrzeuge (Baureihe 474.3 und 490.3) können auf beiden Abschnitten fahren, indem sie ihren Stromabnehmer wechseln.