เส้นโค้ง (อังกฤษ: curve) หมายถึงจุดทุกจุดที่ต่อเนื่องกันเป็นเส้นโดยไม่มีการขาดตอน เป็นวัตถุหนึ่งมิติ มีรูปร่างอย่างไรก็ได้ บางชนิดอาจนำเสนอได้ในรูปแบบของฟังก์ชันทางคณิตศาสตร์หรือกราฟของฟังก์ชัน ซึ่งอยู่บนระนาบสองมิติหรือไม่ก็ได้ เส้นโค้งแบ่งได้เป็นสองประเภทได้แก่ เส้นโค้งเปิด คือเส้นโค้งที่ไม่มีจุดจบหรือไม่บรรจบกัน เช่น คลื่นรูปไซน์ พาราโบลา และ เส้นโค้งปิด คือเส้นโค้งที่บรรจบกันเป็นรูปปิดหรือลากทับรอยเดิมเป็นวงวน เช่น รูปวงกลม ไฮโพโทรคอยด์ ชนิดของเส้นโค้งจำนวนมากมีการศึกษาในเรขาคณิต

เส้นโค้งเปิด
เส้นโค้งปิด

ทุกวันนี้เราให้ความหมายว่า "เส้นตรง" ไม่ได้เป็นเส้นโค้ง แต่ในทางคณิตศาสตร์ ทั้งเส้นตรงและส่วนของเส้นตรงก็คือเส้นโค้งที่ไม่มีความโค้งนั่นเอง สำหรับส่วนโค้งอาจเรียกได้ว่าเป็น "ส่วนของเส้นโค้ง" หมายถึงส่วนหนึ่งของเส้นโค้งที่สามารถหาอนุพันธ์ได้