탄화수소(炭化水素, hydrocarbon)는 탄소(C)와 수소(H)로 이루어진 화합물로, 가장 단순한 유기 화합물의 형태이다. 탄화수소는 주로 화석 연료의 주성분으로 존재하며, 다양한 형태와 구조를 가질 수 있다. 일반적으로 두 가지 주요 유형으로 나뉜다: 포화 탄화수소와 불포화 탄화수소.

포화 탄화수소는 모든 탄소 원자가 단일 결합으로 연결되어 있으며, 최대한 많은 수의 수소 원자를 포함하고 있다. 이들 화합물은 일반적으로 알케인(alkane)으로 불리며, 메탄(CH₄), 에탄(C₂H₆), 프로판(C₃H₈), 부탄(C₄H₁₀) 등이 있다.

반면, 불포화 탄화수소는 일부 탄소 원자 간에 이중 결합 또는 삼중 결합이 존재하며, 이로 인해 수소 원자의 수가 줄어들게 된다. 불포화 탄화수소는 알켄(alkene)과 알카인(alkyne)으로 구분되며, 예를 들어 에틸렌(C₂H₄)은 알켄, 아세틸렌(C₂H₂)은 알카인이다.

탄화수소는 연료로서의 사용 외에도 화학 산업에서 중요한 원료로 쓰인다. 플라스틱, 고무, 화학 약품 등의 제조에 필수적인 기초 소재이다. 각기 다른 구조와 성질을 가진 탄화수소는 그에 따라 다양한 용도로 활용될 수 있다. 이들은 자연에서 석유, 천연가스, 석탄 등의 형태로 발견되며, 이들 자원은 세계 에너지 수요의 주요 공급원으로 작용한다.

또한, 탄화수소의 연소 과정은 이산화탄소(CO₂)와 물(H₂O)을 생성하며, 환경 문제와 관련된 주요 이슈가 되고 있다. 이는 온실가스 배출과 기후 변화에 기여하는 주된 원인 중 하나로, 지속 가능한 에너지 개발과 대체 에너지 자원 탐색에 대한 필요성이 강조되고 있다.