เมทริกซ์พหุนาม หมายถึงเมทริกซ์ที่มีสมาชิกเป็นพหุนาม โดยจะเป็นพหุนามตัวแปรเดียวหรือหลายตัวก็ได้

สำหรับเมทริกซ์พหุนามตัวแปรเดียว A ที่มีดีกรีของพหุนามเท่ากับ p นิยามโดย

เมื่อ A(i) แทนเมทริกซ์ของสัมประสิทธิ์คงตัว และ A(p) ไม่เป็นเมทริกซ์ศูนย์ ดังนั้นเมทริกซ์พหุนามก็มีความหมายเทียบเท่าพหุนามของเมทริกซ์ ซึ่งสมาชิกแต่ละตัวของเมทริกซ์สามารถเข้ากันได้กับนิยามของ พหุนามดีกรี p

ตัวอย่างเมทริกซ์พหุนามมิติ 3×3 ที่มีดีกรีเท่ากับ 2 สามารถแยกได้ดังนี้