العلاج بالليثيوم هي مجموعة الطرق التي تستخدم مركبات الليثيوم في الطب النفسي كمثبتات للمزاج من أجل علاج الاضطراب ثنائي القطب بشكل أساسي، حيث يلعب دوراً في علاج الاكتئاب والهوس المرافق لهذه الحالة، كما أنه يخفف من خطر انتحار الأشخاص المصابين بهذا الاضطراب.
يعد مركب كربونات الليثيوم، والذي يباع تحت أسماء تجارية عدة، أكثر مركبات الليثيوم انتشاراً في علاج الحالات النفسية العصبية، وذلك بالإضافة إلى مركب سترات الليثيوم وأوروتات الليثيوم. استخدم في السابق مركبات هاليدات الليثيوم المختلفة في العلاج، إلا أن الآثار الجانبية نتيجة السميّة حدّت من انتشارها.
هناك عدة تفسيرات للآلية التي يعمل بها العلاج بالليثيوم، إلا أن التفسير الكيميائي الحيوي المفصل لا يزال غير معروف.