التحليل الزمني الترددي (أو معالجة الإشارات الزمنية-الترددية؛ بالإنجليزية: Time–frequency analysis) هو أحد فروع معالجة الإشارة والرياضيات التطبيقية، ويعنى بدراسة وتحليل الإشارات الفيزيائية والرياضية في مجالي الزمن والتردد بالتزامن.
تكمن الأهمية الجوهرية لهذا المجال في معالجة وفحص "الإشارات غير المستقرة" (Non-stationary signals)؛ وهي الإشارات التي تتغير خصائصها ومحتواها الترددي ديناميكياً مع مرور الوقت، مثل إشارات الكلام البشري، الموجات الزلزالية، نبضات الرادار والسونار، والإشارات البيولوجية كالتخطيط الكهربائي للدماغ والقلب، حيث يفشل تحويل فورييه التقليدي في تتبع لحظات تغير هذه الترددات.