Gelombang longitudinal adalah jenis gelombang di mana partikel medium bergerak sepanjang (atau longitudinal terhadap) arah perambatan gelombang. Dengan kata lain, gerakan partikel medium dan perambatan gelombang berada dalam arah yang sama atau berlawanan.
Ciri khas gelombang longitudinal adalah adanya kompresi dan rarefaksi. Kompresi terjadi ketika partikel medium berdekatan satu sama lain, sedangkan rarefaksi terjadi ketika partikel medium menjauh satu sama lain. Jarak antara dua kompresi berturut-turut atau dua rarefaksi berturut-turut disebut panjang gelombang.