คลื่นไซน์หรือไซนัสเป็นโครงสร้างทางคณิตศาสตร์ (ฟังก์ชั่นเฉพาะ) ที่ใช้ในการสร้างแบบจำลองและทำนายความหลากหลายของปรากฏการณ์วงจรรวมทั้งการเพิ่มขึ้นและลดลงของกระแสน้ำการสั่นของฤดูใบไม้ผลิแสงตกกระทบพื้นจากดวงอาทิตย์ ตลอดทั้งวันความรุนแรงของคลื่นเสียงและตัวอย่างอื่น ๆ อีกนับล้านรายการ คลื่นไซน์เป็นฟังก์ชันแรกที่นักเรียนเรียนรู้เมื่อเรียนแคลคูลัสล่วงหน้า (ตรีโกณมิติ) วิธีพื้นฐานที่สุดในการเขียนฟังก์ชันคลื่นไซน์คือ f (x) = sinx โดยที่ "sin" หมายถึง "sine" และ x เป็นตัวแปรที่ใช้งาน
แทบทุกอย่างในความเป็นจริงจะแกว่งไปมา พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าทั้งหมดรวมถึงแสงที่มองเห็นได้ไมโครเวฟคลื่นวิทยุและรังสีเอกซ์สามารถแสดงด้วยคลื่นไซน์ ในระดับต่ำสุดแม้สสารจะมีลักษณะคล้ายคลื่น แต่สำหรับวัตถุที่มีขนาดเล็กการแกว่งเหล่านี้จึงน้อยมากจนไม่สามารถวัดได้ คลื่นเสียงสามารถถูกแทนด้วยคลื่นไซน์และคลื่นขึ้นและลงบนออสซิลโลสโคปอาจเป็นตัวแทนที่รู้จักกันอย่างกว้างขวางที่สุดของคลื่นไซน์ การศึกษาคลื่นไซน์และฟังก์ชันที่เกี่ยวข้องเป็นคณิตศาสตร์พื้นฐานที่สูงที่สุด (หลังพีชคณิต)
นอกเหนือจากการปรากฏในคลื่นเสียงคลื่นแสงและคลื่นมหาสมุทรคลื่นไซน์ยังมีความสำคัญอย่างมากในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เนื่องจากความเข้มของกระแสสลับสามารถจำลองโดยคลื่นไซน์ กระแสของระบบการแก้ไขแบบเต็มคลื่นกระแสตรงที่ใช้ในการแปลง AC เป็น DC สามารถสร้างแบบจำลองโดยใช้คลื่นไซน์ค่าสัมบูรณ์ซึ่งคลื่นคล้ายกับคลื่นไซน์ปกติเนื่องจากค่าอยู่เหนือแกน x เสมอ โดยมียอดเขาเป็นสองเท่าของคลื่นไซน์ปกติ พร้อมกับคลื่นไซน์คือลูกพี่ลูกน้องของมันคลื่นโคไซน์ซึ่งเป็นสิ่งเดียวกันยกเว้นย้ายไปทางขวาครึ่งรอบ
ในปีพ. ศ. 2365 โจเซฟฟูริเยร์นักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศสค้นพบว่าคลื่นใด ๆ สามารถสร้างแบบจำลองเป็นการรวมกันของคลื่นไซน์ชนิดต่าง ๆ สิ่งนี้ใช้ได้กับคลื่นที่ผิดปกติเช่นคลื่นสี่เหลี่ยมและคลื่นที่ผิดปกติอย่างมากเช่นการพูดของมนุษย์ ระเบียบวินัยในการลดคลื่นที่สลับซับซ้อนเป็นการรวมกันของคลื่นไซน์เรียกว่าการวิเคราะห์ฟูริเยร์และเป็นพื้นฐานของวิทยาศาสตร์หลาย ๆ ด้านโดยเฉพาะอย่างยิ่งเสียงที่เกี่ยวข้องกับเสียงและสัญญาณ การวิเคราะห์ฟูริเยร์เป็นศูนย์กลางของการประมวลผลสัญญาณและการวิเคราะห์อนุกรมเวลาซึ่งมีการศึกษาชุดข้อมูลแบบสุ่มเพื่ออธิบายแนวโน้มทางสถิติ การวิเคราะห์ฟูริเยร์ยังใช้ในทฤษฎีความน่าจะเป็นที่ซึ่งมันถูกใช้เพื่อพิสูจน์ทฤษฎีบทขีด จำกัด กลางซึ่งช่วยอธิบายว่าทำไมโค้งของระฆังหรือการแจกแจงแบบปกตินั้นแพร่หลายในธรรมชาติ
