核自旋是原子核的一個重要性質，全稱為核自旋角動量。它是原子核內質子和中子自旋角動量的總和，包括質子和中子在核內的軌道運動所對應的軌道角動量。
根據量子力學規則，核自旋的值是普朗克常數h的半整數和整數的倍數值。例如，質子數和中子數都是偶數的核（偶偶核）自旋為零；兩者都為奇數的核（奇奇核）其自旋為h/2π的整數倍；質量數為奇數的核（奇A核）其自旋為h/2π的半整數倍。
核自旋對原子光譜的超精細結構有影響，是核內部結構的反映。在大型積體電路中，核自旋也被廣泛套用，例如在化學、醫學、材料科學和採礦等領域。