O undă neliniară este o undă cu o amplitudine suficient de mare , la care încep să afecteze proprietățile neliniare ale mediului . Acest lucru duce la apariția unor efecte complet noi și schimbă semnificativ natura fenomenelor deja cunoscute.
Într-un mediu neliniar, se modifică atât legile reflexiei și refracției , cât și coeficientul de absorbție.
Undele neliniare au multe în comun cu oscilațiile neliniare și sunt considerate împreună cu acestea în teoria oscilațiilor și undelor neliniare.
Undele neliniare pot fi fie staționare (și-și păstrează forma) fie nestaționare. De o importanță deosebită printre undele staționare sunt așa-numiții solitoni — undele solitare neliniare.