في الفيزياء النظرية والفيزياء الرياضية، الميكانيكا التحليلية أو الميكانيكا النظرية هي فرع من فروع الميكانيكا، وهي مجموعة من الصيغ البديلة التي لها صلة وثيقة بالميكانيكا الكلاسيكية. أثبتت الميكانيكا التحليلية أنها أداة مهمة جدا في الفيزياء النظرية. ولا سيما ميكانيكا الكم التي يتم استعارتها بشكل هائل لصياغة الميكانيكا التحليلية.
وعلى النقيض من ميكانيكا إسحاق نيوتن القائمة على مفهوم النقطة المادية، تبحث الميكانيكا التحليلية عن الأنظمة المعقدة بشكل تعسفي، وتدرس تطور درجات حريتهم في ما يسمى بمساحة التهيئة.
يتم استنباط قوانين الحركة من مبدأ متنوع، والذي يطبق على كمية تسمى الشغل، ويعطي مبدأ الشغل الأقل. الذي ينص على أنه من بين جميع المسارات الممكنة لتوصيل نقطتين من مساحة التهيئة، فإن ذلك الذي يعطيه النظام بالفعل هو الذي يعطي قيمة قصوى للشغل.