自由曲面是一種在工程領域中常見且複雜的曲面，其表面形狀不能被簡單地加工，具有傳統加工成型的任意性特點。
這種曲面在航空、造船、汽車製造、家電、機械製造等多個部門中廣泛套用，例如飛機機翼、汽車外形曲面以及模具工件表面等。自由曲面的一大特點是其不具備迴轉或平移對稱性，這意味著這些曲面的設計具有很大的靈活性，能夠適應多種複雜的套用場景。
此外，自由曲面也常見於光學元件中，如透鏡的鏡面，這些表面的曲率在不同位置不同，與傳統的球形光學元件相比，自由曲面擁有更大的設計自由度和更複雜的形狀。在科學曲率的套用中，自由曲面還可以通過最佳化找到光學效果最好的曲率組合，這種方法在光學設計中被廣泛套用。
總的來說，自由曲面是一種複雜且不規則的非對稱曲面，其法向量有明確的定義，並且在大多數情況下需要用非均勻有理B樣條（NURBS）或其他方法來描述。