В квантовой механике матрица рассеяния, или S-матрица, — матрица величин, описывающая процесс перехода квантовомеханических систем из одних состояний в другие при их взаимодействии (рассеянии). Следует различать матрицу рассеяния, и S-параметры, которые описывают физические параметры электромагнитной волны в СВЧ технике и применяются для описания устройств СВЧ, связывающих линейной зависимостью комплексные амплитуды падающей и отражённой волн в клеммных плоскостях эквивалентного многополюсника.

Впервые матрица рассеяния была введена Джоном Уилером в работе 1937 года "'On the Mathematical Description of Light Nuclei by the Method of Resonating Group Structure'". В этой работе Уилер ввел понятие матрицы рассеяния — унитарной матрицы коэффициентов, которые связывают «асимптотическое поведение произвольного частного решения интегрального уравнения с решениями в стандартной форме».. Позже и независимо была введена Вернером Гейзенбергом в 1943 году

Матрица рассеяния обладает свойствами релятивистской ковариантности, унитарности, причинности и удовлетворяет принципу соответствия. Свойство релятивистской ковариантности означает, что закон преобразования волновой функции не должен зависеть от системы отсчёта. Свойство унитарности следует из требования сохранения нормы волновых функций до и после рассеяния. Свойство причинности вытекает из требования о том, чтобы изменение закона взаимодействия в произвольной пространственно-временной области должно изменять эволюцию физической системы лишь в последующие моменты времени.