Em mineralogia óptica e petrografia, uma lâmina delgada ou seção delgada, é uma preparação laboratorial de de uma amostra de rocha, mineral ou solo, para observação com microscópio petrográfico. Uma esquírola de rocha é cortada da amostra com uma serra adiamantada ou laser, montada numa lâmina de vidro e polida com pó abrasivo progressivamente mais fino até a espessura da amostra ser apenas 0,03 mm (30 micrómetros).

Quando colocada entre dois filtros polarizantes que fazem noventa graus entre si, as propriedades óptica dos minerais na lâmina delgada alteram a cor e intensidade da luz vista pelo observador. Como minerais diferentes têm propriedades ópticas diferentes, a maioria dos minerais que compõem as rochas podem ser facilmente identificados. A plagioclase, por exemplo, pode ser vista na imagem à direita como um mineral claro com múltiplos planos de macla paralelos. Os minerais azul-esverdeados maiores são clinopiroxena como alguma exsolução de ortopiroxena.

As lâminas delgadas são preparadas com o objectivo de estudar as propriedades ópticas dos minerais de uma rocha. Este trabalho é parte da petrologia e ajuda a revelar a origem e evolução da rocha original.