光遺伝学（ひかりいでんがく、英: optogenetics、オプトジェネティクス）は、光でタンパク質を制御する手法の総称である。光学と遺伝学を融合した研究分野であり、特に機能を調べるために発展している。脳神経系における情報処理を理解するため、哺乳類やその他の動物においてin vivoでのミリ秒単位の時間的精度をもった制御を特徴とする。