محرك الثلاث أسطوانات المتتالية (المعروف أيضاً باسم المحرك المستقيم ثلاثي الأسطوانات، أو المحرك الطولي ثلاثي الأسطوانات)(الإنجليزية: Straight-three engine)هو محرك مكبسي يتكون من ثلاث أسطوانات مرتبة في خط واحد على طول عمود مرفقي مشترك.
كانت هذه المحركات تاريخياً أقل شيوعاً من محركات الأربع أسطوانات المتتالية، واقتصر استخدامها على المركبات الصغيرة والمتوسطة، والدراجات النارية، والآلات الزراعية. ومع ذلك، فقد تزايد الاعتماد عليها بشكل ملحوظ منذ عشرينيات القرن الحالي كجزء من توجه أوسع في قطاع صناعة السيارات نحو محركات أصغر حجماً ومدعومة بشواحن توربينية (تيربو) لتلبية متطلبات كفاءة استهلاك الوقود ومعايير الانبعاثات. وبحلول منتصف العقد الحالي، أصبحت تشكل حصة صغيرة ولكنها متنامية من السيارات الجديدة، بعد أن كانت نادرة الوجود قبل عام 2020.
ومقارنة بمحركات الأربع أسطوانات المتتالية، تتميز محركات الثلاث أسطوانات عادةً بوزنها الأخف واحتوائها على أجزاء متحركة أقل، مما يساهم في تحسين الكفاءة؛ إلا أنها واجهت بعض القيود في الأداء وقابلية أكبر للاهتزاز، وهي تحديات تم التغلب عليها بشكل كبير بفضل التقدم المحرز في تصميم المحركات وهياكل السيارات.