المثلية الجنسية (بالإنجليزية: Homosexuality) هي توجه جنسي يتسم بالانجذاب الشعوري، أو الرومنسي، أو الجنسي بين أشخاص من نفس الجنس. تُعَد المثلية هُويَّة يشعر بها الإنسان بناءً على هذه الميول والتصرُّفات المصاحبة لها، إضافة إلى الشعور بأنه جزء من جماعة تشاركه هذه الميول. الذكر ذو الميول المثلية يلقب بـ «مثليّ» أو «مثليّ الجنس»، أو بالمصطلح التراثي «لوطي». في حين الأنثى ذات الميول الجنسية المثلية تُلقب بـ «مثلية الجنس» أو "سِحاقية".
المثلية، إضافة إلى المغايرة وازدواجية الميول الجنسية هي التصنيفات الرئيسة الثلاث للميول الجنسية عند البشر. فالذي ينجذب للجنس الآخر يلقَّب «مغايرًا» أو بالمصطلح غير الحيادي «سويًّا». والذي ينجذب للجنسين يُدعى مزدوج الميول الجنسية. وكانت تُعد المثلية الجنسية مرضًا نفسيًّا عند جمعية علم النفس الأمريكية، لكن أُزيلت من قائمة الأمراض بعد تظاهر النشطاء المثليين والمثليات، الذين يعتقدون أن النظريات النفسية هي مُسهم رئيس في الوصمة الاجتماعية المناهضة للمثليين جنسيًّا، وعطَّلوا الاجتماعات السنوية لجمعية علم النفس الأمريكية لعام 1970 و1971.
التعريف العام للمثلي جنسيًّا: هو الذي ينجذب انجذابًا أساسيًّا إلى أشخاص يماثلونه في نوع جنسه، وقد ينجذب انجذابًا أقلَّ أو معدومًا إلى الجنس الآخر. وليس من الضروري أن يعبِّر الشخص عن ميوله الجنسية بممارسة الجنس فعليًّا. ويصعب على الباحثين تحديد نسبة الأشخاص المثليين الذين قاموا بممارسات جنسية مثلية، وذلك لأسباب عديدة. وفقًا لأكبر الدراسات في العالم الغربي، فإن الأفراد الذين مارسوا نشاطًا جنسيًّا مع أشخاص من نفس الجنس في حياتهم تتراوح نسبتهم بين 2% إلى 10%. ويقيم العديد من المثليين عَلاقات مثلية ملتزمة، وهذه العَلاقات تماثل العَلاقات المغايرة في الجوانب النفسية الأساسية. وحديثًا سهَّلت الشروط السياسية واستمارات التعداد السكاني ظهور المثليين العلني وتعدادهم.
في العلم والطب لا يُعَد التوجه الجنسي اختيارًا، ولكن تفاعلًا معقدًا لعواملَ بيولوجية وبيئية. ومع وجود اعتقاد شائع بأنَّ السلوك المثلي هو شذوذ أو اختلال، أظهرت الأبحاث أنَّ المثلية الجنسية هي إحدى التنوعات الطبيعية في الميول الجنسية الإنسانية. وأنها بذاتها ليست مصدرًا للمؤثرات النفسية السلبية في الفرد المِثلي. ولقد لوحظ ووُثِّق السلوك الجنسي المثلي أيضًا لدى أنواع مختلفة من الحيَوانات.
لقد كثر ورود العَلاقات والممارسات المثلية تاريخيًّا في الأعمال الأدبية والفنية، في مختلِف الحضارات ومناطق العالم، ومنها في الأدب العربي. وعلى مرِّ التاريخ تراوحت المواقف من العَلاقات والنشاطات المثلية بين الإعجاب والتسامح، والاستنكار والإدانة، فالأمر يتعلق بالمعايير السائدة بالنسبة للعَلاقات الجنسية في مختلِف الثقافات والعصور. فالأديان الإبراهيمية، مثل اليهودية والمسيحية والإسلام، تُحرِّم عمومًا المثلية الجنسية أو السلوك الجنسي المثلي.
منذ منتصف القرن العشرين، بدأ رفعُ التجريم عن المثلية الجنسية تدريجيًّا، ولم تعُد تصنَّف مرضًا في معظم الدول المتقدِّمة ومعظم العالم الغربي. وقد ظهرت حركة عالمية منذ نهاية القرن التاسع عشر تهدِفُ إلى زيادة الاعتراف بالمثليين وظهورهم العلني والمساواة بحقوقهم الشرعية، ومنها حقوق الزواج، والتبني، والعمل، والخدمة العسكرية، والعناية الطبية، وسن تشريعات تكافح التنمُّر لتحميَ القاصرين المثليين. لكنَّ الأوضاع القانونية للعَلاقات المثلية تختلف كثيرًا بين الدول، فالزواج المثلي قانوني في بعض الدول، فيما في دول أخرى تُعد الممارسات المثلية جريمة يُعاقب عليها القانون، وقد تصل العقوبات إلى الإعدام.
هناك فرق بين المثليين جنسيًّا وبين الذين يشعرون بمغايرة الهوية الجنسية (ترانزجندر) وهم الذين يشعرون أنهم وُلدوا على الجنس الخطأ، وبين الذين يريدون تغيير جنسهم (ترانسكشوال). فالميول الجنسية هي التوجه الجنسي للشخص (مثلي، مزدوج، مغاير) في حين الهوية الجنسية أو الجندرية هي شعور الإنسان بانتمائه إلى جنس معين.