극좌표계(極座標系)란 평면상의 위치를 어떤 점으로부터의 각도와 거리에 대응시키는 2차원 좌표계를 말한다. 극좌표계는 두개의 좌표가 각과 거리로 표현되는 쉬운 상황에 가장 유용하다. 직교 좌표계에서는 삼각 함수로 표현할 수밖에 없는 경우가 있는데, 이런 경우에 극좌표계를 사용하면 보다 편리하다.
좌표계가 2차원이기 때문에 각 좌표는 반지름좌표와 각좌표로 결정된다. 주로 r로 나타내는 반지름좌표는 극(데카르트 좌표에서 원점)에서의 거리를 나타낸다. 각좌표는 0°(직교 좌표계에서 x축의 양의 방향에 해당)에서 반시계방향으로 잰 각의 크기를 양으로 본다.