Волнова́я фу́нкция (функция состояния, пси-функция) — комплекснозначная функция, используемая в квантовой механике для описания чистого состояния квантовомеханической системы. Является коэффициентом разложения вектора состояния по базису (обычно координатному):

где
— координатный базисный вектор, а
— волновая функция в координатном представлении.
Физический смысл волновой функции заключается в том, что согласно копенгагенской интерпретации квантовой механики плотность вероятности нахождения частицы в данной точке пространства в данный момент времени считается равной квадрату абсолютного значения волновой функции этого состояния.
В координатном представлении волновая функция
зависит от координат (или обобщённых координат) системы. Физический смысл приписывается квадрату её модуля
, который интерпретируется как плотность вероятности
(для дискретных спектров — просто вероятность) обнаружить систему в положении, описываемом координатами
в момент времени
:
.
Тогда в заданном квантовом состоянии системы, описываемом волновой функцией
, можно рассчитать вероятность
того, что частица будет обнаружена в любой области пространства конечного объема
: 
Волновая функция
по своему смыслу должна удовлетворять так называемому условию нормировки, например, в координатном представлении имеющее вид:

Это условие выражает тот факт, что вероятность обнаружить частицу с данной волновой функцией где-либо во всём пространстве равна единице. В общем случае интегрирование должно производиться по всем переменным, от которых зависит волновая функция в данном представлении.