Transformacja falkowa – przekształcenie podobne do transformacji Fouriera. Oba przekształcenia opierają się na wykorzystaniu operacji iloczynu skalarnego badanego sygnału s(t) i pozostałej części, zwanej "jądrem przekształcenia”. Główna różnica między tymi przekształceniami to właśnie owo jądro.
Wstęp Transformacja Fouriera jako jądro wykorzystuje funkcje sinusoidalne, czyli każda funkcja reprezentuje stale jedną wybraną częstotliwość. W przypadku transformacji falkowej jądrem jest funkcja (zwana falką) spełniająca wymagania analizy czasowo-częstotliwościowej. Widmowa analiza falek pokazuje, że zawierają one częstotliwości należące do pewnego pasma (ściśle w przypadku falek Mayera lub tylko praktycznie jak w przypadku falek Daubechies). Istnieje nieskończenie wiele falek, zatem jest nieskończenie wiele transformacji falkowych w odróżnieniu od jednoznacznie zdefiniowanego jądra transformacji Fouriera. Jądro transformacji falkowej na ogół jest oznaczane literą Ψ. Jądro to jest zarówno funkcją czasu t jak i parametru skali a oraz parametru przesunięcia b. Parametr a przesuwa widmo falki w dziedzinie częstotliwości a parametr b przesuwa falkę w dziedzinie czasu.