Στη Φυσική, τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί της καμπυλότητας του χωροχρονικού συνεχούς που διαδίδονται ως κύματα από την πηγή προς τα έξω. Προβλέφθηκαν το 1916 από τον Albert Einstein στη βάση της θεωρίας του της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και μεταφέρουν ενέργεια υπό την μορφή βαρυτικής ακτινοβολίας. Η ύπαρξή τους είναι συνέπεια του αναλλοίωτου του μετασχηματισμού Lorentz στη γενική σχετικότητα, δεδομένης της έννοιας πεπερασμένης ταχύτητας διάδοσης των φυσικών αλληλεπιδράσεων. Αντιθέτως, τα κύματα βαρύτητας δεν μπορούν να υφίστανται στη νευτώνεια θεωρία της βαρύτητας, η οποία διατυπώνει ότι οι φυσικές αλληλεπιδράσεις διαδίδονται με άπειρη ταχύτητα.
Διάφοροι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων είναι υπό κατασκευή ή σε λειτουργία, όπως το αναβαθμισμένο LIGO (Advanced LIGO) το οποίο ξεκίνησε παρατηρήσεις τον Σεπτέμβριο του 2015.
Πιθανές πηγές ανιχνεύσιμων βαρυτικών κυμάτων περιλαμβάνουν δυαδικά αστρικά συστήματα που αποτελούνται από λευκούς νάνους, αστέρες νετρονίων ή μαύρες τρύπες. Στις 11 Φεβρουαρίου 2016, οι ομάδες συνεργασιών LIGO και Virgo ανακοίνωσαν επίσημα ότι έκαναν την πρώτη παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων, που προέρχονταν από ένα ζευγάρι μαύρων τρυπών που συγχωνεύονταν, χρησιμοποιώντας τους ανιχνευτές του αναβαθμισμένου LIGO.
Τα βαρυτικά κύματα μπορούν θεωρητικά να υπάρξουν σε όλες τις συχνότητες. Πρακτικά, βαρυτικά κύματα πολύ χαμηλής συχνότητας είναι αδύνατον να ανιχνευθούν. Το φάσμα βαρυτικών κυμάτων εκτιμάται από 10-7Hz ως 1011Hz καθώς το άνω όριο περιορίζεται από την μη ύπαρξη πηγών βαρυτικής ακτινοβολίας υψηλών συχνοτήτων.
Παρότι έως τις αρχές του 2016 δεν είχε ακόμη αποδειχθεί η ύπαρξη τους, έχει έμμεσα δειχθεί η ύπαρξη βαρυτικής ακτινοβολίας από τον εκφυλισμό τροχιών διπλών αστρικών συστημάτων (π.χ.
