基因富集分析是一種用於分析基因表達信息的方法，旨在確定一組特定基因在兩種或多種生物學狀態下是否具有統計學意義上的顯著性差異。
基因富集分析通過藉助各類資料庫對所獲得的眾多基因進行統計分析與基因功能分類，從而挖掘在資料庫中與所研究的生物學問題具有顯著相關性的基因功能類別。其核心在於將基因按照先驗知識，也就是基因組注釋信息，進行分類，以幫助理解這些基因是否具有某方面的共性，如功能、組成等。基因富集分析的目的是篩選出兩組或多組間表達水平有差異的基因集，即富集基因集，它是單個基因研究的自然擴展。基於不同的算法，基因富集分析可以分為三類：單一富集分析、基因集富集分析和模組富集分析。