Epälineaarinen aalto on riittävän suuren amplitudin omaava aalto , jossa väliaineen epälineaariset ominaisuudet alkavat vaikuttaa . Tämä johtaa täysin uusien vaikutusten syntymiseen ja muuttaa merkittävästi jo tunnettujen ilmiöiden luonnetta.
Epälineaarisessa väliaineessa sekä heijastuksen ja taittumisen lait että absorptiokerroin muuttuvat.
Epälineaarisilla aalloilla on paljon yhteistä epälineaaristen värähtelyjen kanssa , ja niitä tarkastellaan yhdessä niiden kanssa epälineaaristen värähtelyjen ja aaltojen teoriassa.
Epälineaariset aallot voivat olla joko stationaarisia (säilyttäen muotonsa) tai ei-stationaarisia. Erityisen tärkeitä paikallaan olevien aaltojen joukossa ovat niin sanotut solitonit — epälineaariset yksinäiset aallot.