正弦波或正弦曲线是一种数学构造（具体来说是函数），用于建模和预测各种循环现象，包括潮汐的涨落、弹簧的振荡、撞击地面的入射光一天中太阳的强度、声波的强度以及数百万个其他例子。该波通常是学生在学习初级微积分（三角学）时学习的第一个函数。编写正弦函数的最基本方法是 f(x) = sinx，其中"sin"表示"正弦"，x 是正在操作的变量。
实际上现实中的一切都在波动。所有电磁能，包括可见光、微波、无线电波和 X 射线，都可以用正弦波来表示。在最低水平上，即使物质也会像波一样振荡，但对于宏观物体来说，这些振荡非常小，以至于无法测量。声波可以表示为正弦波，上下波可以表示为正弦波。示波器可能是这些波最广为人知的表示形式。正弦及相关函数的研究是最基本的高等（后代数）数学。
正弦波是用于建模和预测的数学函数除了出现在声波、光波和海浪中之外，正弦波在电子学中也非常重要，因为它可以用来模拟交流电。用于将交流电转换为直流电的直流全波整流系统的电流可以使用绝对值正弦波进行建模，该波与普通正弦波类似，因为该值始终保持在 x 轴上方，但峰值数量是其两倍。与正弦波一样，还有它的近亲，余弦波，它是完全相同，只是向右移动了半个周期。
1822 年，法国数学家 Joseph Fourier 发现任何波都可以建模为不同类型正弦波的组合。这甚至适用于方波等不寻常的波和人类语音等高度不规则的波。将复杂波简化为正弦波组合的学科称为傅里叶分析，是许多科学的基础。科学，特别是涉及声音和信号的科学。傅里叶分析是信号处理和时间序列分析的核心，研究看似随机的数据点集以阐明统计趋势。傅立叶分析也用于概率论，用于证明中心极限定理，这有助于解释为什么钟形曲线或正态分布在自然界中普遍存在。