Petrologie je geologická věda, která zkoumá horniny. Zabývá se především jejich minerálním a chemickým složením, stavbou hornin ve všech měřítcích pohledu (od mikrostruktur až po stavbu horninových těles. Dále se zabývá původem hornin, procesy jejich vzniku a vztahy mezi jednotlivými horninovými typy.
V minulosti se používal termín petrografie, který rozlišoval složku deskriptivní (popisnou) a složku genetickou. V současnosti je termín petrografie chápán jako popisná složka nadřazeného termínu petrologie.
Studiem hornin se lidé zabývali od nepaměti a to především z praktického hlediska jejich využitelnosti. Počátek vědeckého studia hornin se dá datovat do poloviny 19. století. K jeho rozvoji dochází s rozvojem optického mikroskopu a s objevem polarizátoru a polarizačního mikroskopu. Za zakladatele moderní petrologie jsou považováni Ferdinand ZirkelZirkel (1838-1912) a HarryRosenbusch (1836-1914).
Z českých petrologů je třeba zmínit především Emanuela Bořického a Bohumila Hejtmana.