Định luật Boyle là một trong những định luật cơ bản và quan trọng nhất trong nhiệt động lực học, mô tả mối quan hệ giữa áp suất và thể tích của một lượng khí lý tưởng ở nhiệt độ không đổi. Định luật này được nhà vật lý và hóa học người Ireland Robert Boyle phát hiện vào năm 1662.
Bằng các thí nghiệm về tính chất của khí, nhà bác học Boyle đã phát hiện ra với một khối khí xác định, khi giữ nhiệt độ không đổi thì áp suất gây ra bởi lượng khí tỉ lệ nghịch với thể tích của nó. Quá trình biến đổi trạng thái trong đó nhiệt độ được giữ không đổi gọi là quá trình đẳng nhiệt. Công thức của định luật Boyle thường được viết dưới dạng p₁V₁ = p₂V₂ trong đó p₁ và V₁, p₂ và V₂ lần lượt là áp suất và thể tích lượng khí ứng với hai trạng thái khác nhau. Để dễ hiểu chúng ta có thể hình dung một xilanh có pit-tông di động chứa một lượng khí, khi bạn nén pit-tông làm thể tích giảm, các phân tử khí sẽ va chạm thường xuyên hơn với thành pit-tông và xi lanh làm áp suất tăng lên.
Độc lập với Boyle, Edme Mariotte (Ét-mơ Ma-ri-ốt, 1620-1684) là nhà vật lí người Pháp cũng tìm thấy mối liên hệ tương tự vào năm 1676. Vì thế, định luật Boyle còn được gọi là định luật Boyle-Mariotte.
Định luật Boyle có nhiều ứng dụng dùng để giải thích nhiều hiện tượng trong cuộc sống và các ngành khoa học khác nhau.