Funkcja falowa – w mechanice kwantowej funkcja położenia układu cząstek w przestrzeni konfiguracyjnej i czasu o wartościach zespolonych, będąca rozwiązaniem ogólnego równania Schrödingera, przy czym dla układu cząstek mamy
gdzie – wektor położenia -tej cząstki.
Jeżeli funkcja ta opisuje stan kwantowy układu cząstek bez spinu, to jest to funkcja skalarna (ma pojedyncze wartości). Dla cząstek ze spinem funkcja falowa jest wielowartościowa – jej wartości przedstawia się zwykle w postaci kolumny i nazywa spinorem.
Funkcja falowa może być charakteryzowana dodatkowo przez inne liczby kwantowe, np. izospin, zapach itd.
Wartości funkcji falowej dla danych wielkości nazywa się amplitudami prawdopodobieństwa znalezienia układu w chwili w położeniu w danym stanie spinowym itd.
Jednostką funkcji falowej w trójwymiarowym kartezjańskim układzie współrzędnych jest m−3/2. Dopuszczalne jest również używanie układu współrzędnych sferycznych, gdzie funkcja falowa jest bezwymiarowa.
Postulat Borna Funkcje falowe nie są bezpośrednio mierzalne.