Меха́ника тел переме́нной ма́ссы, раздел теоретической механики, исследующий движение материальных тел, масса которых изменяется во время движения. Основоположники механики тел переменной массы – И. В. Мещерский и К. Э. Циолковский. Механика тел переменной массы послужила теоретической основой для создания ракетно-космической техники и возникновения особых направлений в самолётостроении и судостроении. Развитие этих областей техники определило основные задачи механики тел переменной массы.

Изменение массы тела во время движения может происходить либо за счёт отделения (отбрасывания) частиц, либо за счёт их присоединения (налипания). Так, масса реактивного самолёта увеличивается при засасывании воздуха в двигатель и уменьшается при отбрасывании двигателем продуктов горения. Масса ракеты уменьшается при выбросе продуктов горения и при отстреле отработавшей ступени ракеты. Таким образом, согласно закону сохранения импульса (см. статью Законы сохранения), ракета получает ускорение. Только такой механизм и позволяет осуществлять управляемое движение в безвоздушном пространстве. В других областях техники механика тел переменной массы может рассматривать изменение и массы тела, и его момента инерции (например, при наматывании/сматывании троса с барабана).

Основное векторное уравнение движения точки переменной массы (Мещерский. 1904) имеет вид: $$M(t) \frac{d \boldsymbol v}{dt}=\boldsymbol F+\frac{dM_1}{dt} \boldsymbol {V_1}+\frac{dM_2}{dt}\boldsymbol {V_2}=\boldsymbol F+\boldsymbol {F_1}+\boldsymbol {F_2},$$ где $M(t)$ – текущая масса точки, $\boldsymbol v$ – её скорость, $t$ – время, $\boldsymbol V_1$ – относительная скорость отбрасываемых частиц, $dM_1/dt$ – расход массы в единицу времени, $\boldsymbol V_2$ – относительная скорость присоединяющихся частиц, $dM_2/dt$ – приход массы в единицу времени, $\boldsymbol F$ – равнодействующая внешних сил (например, гравитационных). Величины $\boldsymbol F_1$ и $\boldsymbol F_2$, имеющие размерность силы, называются соответственно силой реактивной тяги и реактивной тормозящей силой. Движение ракет описывается тем же уравнением при условии $\boldsymbol F_2=0$ (Мещерский. 1897). Приведённое уравнение и его частные случаи носят название уравнений Мещерского.

В механике тел переменной массы рассматриваются задачи описания траектории движения центра масс тела и определения вращательного движения тела вокруг его центра масс. Введение вращательного движения необходимо для обеспечения устойчивости движения реальных объектов (ракет, самолётов и др.), их управляемости и манёвренности. Пионерские работы в этой области выполнены в 1930–1940-х гг. в СССР, Германии и США. К задачам механики тел переменной массы относится также отыскание оптимальных режимов движения летательного аппарата, т. е. вывод таких законов изменения массы объекта, при которых кинематические или динамические характеристики его движения становятся наилучшими. Для решения таких задач применяется вариационное исчисление.

В рамках механики тел переменной массы проводятся расчёты маневрирования космических аппаратов, осуществляемого с использованием реактивных двигателей. Ряд задач механики тел переменной массы связан с изучением движения небесных тел переменной массы – комет, метеорных тел и др.