手性碳原子是化學中一個重要概念，指的是與四個各不相同的原子或基團相連的碳原子，這種配置導致碳原子的立體構型不對稱，進而使得分子具有手性。手性碳原子的存在是產生手性分子的關鍵因素，手性分子在空間中的構型類似於左右手，鏡像對稱但不相重合。
所有含有手性碳原子的化合物都有一對對映異構體，如果分子中含有兩個不相同的手性碳原子，則會產生四個旋光異構體，隨著分子中手性碳原子數量的增加，光學異構體的數量也會相應增多。手性碳原子在化學和生物學領域有著廣泛的套用，如在藥物合成、天然產物合成、農藥合成等方面都有涉及。