Поляриза́ция волн, определяет направление векторных волновых полей в пространстве. Понятие «поляризация волн» распространено на все типы физических волновых возмущений, но основная терминология связана с электромагнитными (в частности, оптическими) волнами.

Различают продольно и поперечно поляризованные волны в зависимости от ориентации вектора поля относительно волнового вектора $\boldsymbol k$. В электродинамике примером продольных волн служат плоские однородные плазменные волны; к поперечным волнам в первую очередь относятся плоские однородные электромагнитные волны в вакууме или в однородных изотропных средах. Поскольку в последних векторы напряжённостей электрического ($\boldsymbol E$) и магнитного ($\boldsymbol H$) полей перпендикулярны волновому вектору $\boldsymbol k$, их часто называют волнами типа ТЕМ или ТЕН. Если векторы $\boldsymbol E$, $\boldsymbol H$ лежат в фиксированных плоскостях ($\boldsymbol E$, $\boldsymbol k$) и ($\boldsymbol H$, $\boldsymbol k$), т. е. имеют фиксированные направления в пространстве, то говорят о линейной поляризации. Суперпозиция двух линейно поляризованных волн, распространяющихся в одном направлении ($\boldsymbol k$) и имеющих одинаковую частоту, но различающихся направлением векторных полей, даёт в общем случае волну эллиптической поляризации. В этом случае концы векторов $\boldsymbol E$ и $\boldsymbol H$ описывают в плоскости, перпендикулярной $\boldsymbol k$, эллиптической траектории, ориентированные по правому или по левому винту в направлении $\boldsymbol k$ в зависимости от знака и величины разности фаз между исходными линейно поляризованными составляющими. В случае вырождения эллипсов в окружности волны становятся циркулярно поляризованными. Волны в неоднородных и анизотропных средах имеют весьма сложные поляризационные свойства и не являются чисто поперечными или продольными.