不飽和脂肪酸（ふほうわしぼうさん、英語: unsaturated fatty acid）とは、1つ以上の不飽和の炭素結合をもつ脂肪酸である。不飽和炭素結合とは炭素分子鎖における炭素同士の不飽和結合、すなわち炭素二重結合または三重結合のことである。天然に見られる不飽和脂肪酸は1つ以上の二重結合を有しており、脂肪中の飽和脂肪酸と置き換わることで、融点や流動性など脂肪の特性に変化を与えている。また、いくつかの不飽和脂肪酸はプロスタグランジン類に代表されるオータコイドの生体内原料として特に重要である。 栄養素としては飽和脂肪酸と異なり、不飽和脂肪酸のグループには人体に必要な必須脂肪酸が含まれる。不飽和脂肪酸は大きく一価不飽和脂肪酸と多価不飽和脂肪酸に分かれる。このうち後者が必須脂肪酸となり、さらにω-6脂肪酸、ω-3脂肪酸に分かれる。
