Monimutkainen funktio on monimutkaisen muuttujan funktioteorian pääasiallinen tutkimuskohde , kompleksisen argumentin kompleksiarvoinen funktio: .
Reaalimuuttujan kompleksiarvoisen funktion lisäksi se voidaan esittää seuraavasti:
,jossa ja ovat monimutkaisen argumentin reaaliarvoisia funktioita, joita kutsutaan vastaavasti funktion reaali- ja imaginaariosiksi . Toisin kuin todellisissa funktioissa, laajennuskomponenttien välillä on syvempi yhteys, esimerkiksi jotta funktio olisi differentioituva kompleksisen muuttujan funktiona, Cauchy-Riemannnin ehdot on täytettävä :
; .Esimerkkejä monimutkaisen muuttujan analyyttisistä funktioista ovat: tehofunktio , eksponentiaalinen , gammafunktio , Riemannin zetafunktio , selkärangan funktio ja monet muut sekä niiden käänteisfunktiot ja mikä tahansa niiden yhdistelmä. Kompleksiluvun reaaliosa , imaginaariosa , kompleksikonjugaatio , moduuli ja argumentti eivät kuitenkaan ole kompleksimuuttujan analyyttisiä funktioita, koska ne eivät täytä Cauchy-Riemannin ehtoja.