연분수(連分數)는 다음과 같은 꼴의 분수를 말한다.
이 식에서 은 정수, 나머지 은 양의 정수이다. 위 분수꼴의 수를 로 쓰기도 한다. 같은 방법으로 일반적인 연분수를 로 쓴다. 이를 유한에만 한정하지 않고, 무한까지 확장하여, 무한 연분수를 다음과 같이 극한을 이용하여 정의할 수도 있다.
위 극한은 어떤 양의 정수 들에 대해서도 존재한다.
모든 유한 연분수는 유리수이며, 모든 유리수는 의 경우와 같이 정확히 두 가지 유한 연분수로 나타내어진다. 모든 무한 연분수는 무리수이며, 모든 무리수는 무한 연분수로 표현가능하며 그 표현은 유일하다.
무한 연분수 중 꼬리들이 반복되어 나타나는 것을 순환 연분수라고 한다. 어떤 무리수가 순환 연분수로 표현가능할 필요충분조건은 그것이 어떤 이차방정식의 해가 되는 것이다. 즉, 이차 무리수(영어: quadratic irrational number)인 것이다.