毒理學（toxicology）是一門研究外源因素（如化學、物理、生物因素）對生物系統（包括人類和其他生物）產生的不良影響的應用科學。
毒理學的主要目的是研究化學物質對生物體的毒性反應，包括反應的嚴重程度、發生的頻率以及毒性作用的機制，毒理學還涉及對毒性作用進行定性和定量的評估，以預測這些物質對人體和生態環境的潛在危害，並確定安全限值，爲採取防治措施提供科學依據。毒理學的研究範圍包括外源化學物對生物體的損害作用，以及生物學機制、安全性評價和危險性分析，現代毒理學還特別關注環境污染物、食品中的有毒成分、化妝品和消毒產品中的有毒成分等，這些研究有助於評估日常接觸的物質是否安全，以及它們可能產生的有害作用，如刺激、過敏、毒性、致突變、致癌和致畸作用。
此外，毒理學還應用生理學、藥理學、生物學、生物化學和病理學等基礎學科的理論和技術，通過實驗研究（包括體內試驗和體外試驗）、人羣觀察和流行病學調查等方法進行研究，毒理學不僅致力於保護人類健康，也致力於研製具有良好選擇性的藥物、農藥等產品，並進行化學物質的安全性評價或危險性評價，從而制訂衛生標準。