علم وظائف الأعضاء المرضي أو الفيزيولوجيا المرضية (بالإنجليزية: Pathophysiology) هو دراسة التغيرات في الوظائف الطبيعية للأعضاء، سواء كانت التغيرات ميكانيكية أو فيزيولوجية، أو كيميائية حيوية، وتنتج هذه التغيرات إما عن طريق مرض ما، أو ناجمة عن متلازمة. وبتعريف أكثر رسمية، هو فرع من الطب الذي يتعامل مع أي اضطرابات لوظائف الجسم، والناجمة عن مرض أو الأعراض البادرية (بالإنجليزية: prodromal symptoms). (وهي الأعراض التي تسبق ظهور المرض مثل ارتفاع درجة الحرارة، الوهن...)
تعريف بديل للفزيولوجيا المرضية: هو "دراسة المظاهر (بالإنجليزية: manifestations) البيولوجية والفيزيائية للمرض والتي ترتبط بالاضطرابات الفزيولوجية والشذوذات الكامنة وراء هذا المرض."