対角線(たいかくせん、英: diagonal)とは、単純多角形や多面体において、異なる2つの頂点を結ぶ線分のうち辺を除く線分のこと[1]。
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四角形ABCDの対角線は線分AC, BDである。
2次元内における単純多角形が凸多角形ならば、その対角線の両端以外は、その多角形内部に含まれる。
3次元以上における凸多面体の対角線は、面上にあるものと内部を通るものがあり、それぞれ面対角線、体対角線と呼ばれる。