洛倫茲變換(Lorentz transformation)是狹義相對論中兩個作相對勻速運動的慣性參考系(S和S′)之間的坐標變換，是觀測者在不同慣性參考系之間對物理量進行測量時所進行的轉換關係，在數學上表現為一套方程組。洛倫茲變換最初用來調和19世紀建立的經典電動力學與牛頓力學之間的矛盾，後來成為狹義相對論中的基本方程組。
洛倫茲變換是描述狹義相對論空間中各參考系間關係的變換，它包括時間和空間的混合變換，具體表達式包括時間的時間膨脹、空間的收縮以及相對速度對時間和空間的影響。不同慣性系中的物理定律在洛倫茲變換下數學形式不變，它反映了空間和時間的密切聯繫，是狹義相對論中最基本的關係。
洛倫茲變換的數學形式表現為洛倫茲公式，它基於以太存在的前提，然而以太被證實是不存在的，相對於任何慣性參照系，光速都具有相同的數值。這個現象一時難以解釋，愛因斯坦據此提出了狹義相對論。在狹義相對論中，空間和時間並不相互獨立，而是一個統一的四維時空整體。
總的來說，洛倫茲變換是描述相對論中時空變換的數學工具，它在現代物理學中起著重要的作用。