Als Bahnstromumformerwerk, auch Umformerwerk, bezeichnet man eine elektromechanische Anlage mit rotierenden elektrischen Maschinen zur Umwandlung von elektrischer Energie aus dem öffentlichen Stromnetz (50 Hz) in Bahnstrom (16,7 Hz) zur elektrischen Versorgung von Schienenfahrzeugen. In einem Bahnstromumformerwerk stehen Umformer, die die Umwandlung mittels eines Elektromotors und elektrischen Generators vornehmen.
Bis in die 1920er Jahre waren alle Anlagen zur Speisung von Bahnen, deren Betriebsstrom in Stromart, Frequenz und Phasenzahl nicht mit dem speisenden Netz übereinstimmte, Bahnstromumformerwerke. Für Gleichstrombahnen erfolgt seit dem 1920er Jahren die Speisung über Gleichrichter (erst Quecksilberdampfgleichrichter, heute praktisch überall Siliziumgleichrichter).
Für die Versorgung von Bahnen mit Einphasenwechselstrom verminderter Frequenz, wie in Deutschland, Österreich, der Schweiz, Norwegen und Schweden, werden meist Kombinationen aus einem Drehstrom-Asynchronmotor und einem Generator für Einphasenwechselstrom verwendet. Daneben kommen auch HGÜ-Kurzkupplungen zum Einsatz.
Bahnstromumformerwerke können dezentral (Umwandlung des öffentlichen Stromes in Bahnstrom direkt an den Bahnstrecken, keine Einspeisung in ein Bahnstromnetz) sowie auch zentral (Umwandlung zur Speisung des Bahnstromnetzes, damit zur Speisung der Oberleitung anliegender Strecken) in Verwendung sein. Zentrale Bahnstromumformerwerke findet man in Deutschland (u. a. in Borken/Hessen, Dresden, Chemnitz, Lehrte, Karlsruhe, Neckarwestheim, Nürnberg, Saarbrücken, Neu-Ulm), Österreich und der Schweiz.
Dezentrale Bahnstromumformerwerke für die Bahnstromversorgung werden in Norwegen, Schweden, Mecklenburg-Vorpommern, Berlin, Brandenburg und Teilen Thüringens und Sachsen-Anhalts verwendet. Für die Versorgung gleichstrombetriebener Bahnen werden seit den 1920er Jahren mit Gleichrichtern ausgerüstete Unterwerke verwendet.
Umformerwerke werden zunehmend durch Umrichterwerke ersetzt, die dieselbe Funktion mittels Umrichtern auf Basis von Leistungselektronik erfüllen. Umformer bieten gegenüber Umrichtern den Vorteil, dass im Falle eines kurzen Kurzschlusses, die Maschine nicht direkt ausfällt. Aus diesem Grund können nicht alle Umformerwerke ersetzt werden.