고층운(高層雲, cirrus clouds)은 대기 중 고도 5,500m에서 12,000m 사이의 높은 층에 형성되는 구름의 일종이다. 이러한 구름은 수증기가 얼어 형성된 미세한 얼음 결정으로 이루어져 있으며, 보통 가늘고 섬세한 형태를 가지며, 하늘에서 늘어선 선이나 깃털 모양을 하기도 한다. 고층운은 일반적으로 백색이며, 빛을 통과시켜 주변의 하늘을 밝게 만드는 특징이 있다.

고층운은 구름의 종류 중에서 가장 높은 곳에서 발생하며, 그 구조와 형성 과정은 대기 중의 기온과 습도에 큰 영향을 받는다. 일반적으로 고층운은 주로 날씨의 변화가 일어나기 전에 나타날 수 있으며, 이러한 구름이 나타나면 대개 기온이 내려가고 기상 변화가 올 가능성을 시사한다. 또한 고층운은 북서쪽에서 접근하는 저기압의 전조로도 간주될 수 있어, 기상 관측에 중요한 역할을 한다.

고층운의 예로는 시러스(흔적구름), 시로스토루스(얇은 비구름), 그리고 시로큐무러스(털구름)가 있다. 이러한 구름들은 대기 중의 수증기와 얼음 결정의 크기 및 배열에 따라 서로 다른 형태와 특성을 나타낸다. 고층운은 지구의 기후 시스템에 큰 영향을 끼치며, 특히 태양의 복사 에너지와 대기 순환에 중요한 역할을 하기도 한다.