レイトレーシング（, 光線追跡法）は、光線などを追跡することで、ある点において観測される像などをシミュレートする手法である。レイ・トレーシングと表記されることもある。物理学の分野では、波または粒子の経路の計算に用いられる。コンピュータグラフィックスの分野では、物理的に正確な反射・屈折・影・間接照明を描画することによってライティングを写実的にシミュレートする技術のことである。
レイトレーシングには大別して順レイトレーシング（）と逆レイトレーシング（）がある。順レイトレーシングは光源から物体へと光の粒子（光子、フォトン）を追跡する方法で、フォトントレーシングとも呼ばれる。しかしこの手法は、最終結果に影響を与えない光線も計算するため、計算過程で膨大な無駄が発生しうる。そのため、特にコンピュータグラフィックスの分野では視点から光源への経路を逆にたどることで効率化を図った、逆レイトレーシングが使われる。逆レイトレーシングは視線追跡法と呼ばれることもある。
光線の他、直線的に伝わる（回折などの影響が少ない）ものであれば任意の波に適用できる手法であり、たとえば光以外の波長の短い電磁波（電波）や音波など（地震波や超音波など）が挙げられる。「波線追跡法」「音線追跡法」などといった語もある。
この手法では反射や屈折は忠実に再現できるが、回折は近似やモデリングを必要とする。対象が異なっても伝播経路を追跡する基本的な原則は共通であるが、計算手順はそれぞれで異なる。
光線.
レンズや反射鏡を用いる光学機器の開発に用いられ、物体の像をつくるときに発生する収差を推定することに用いられる。
なお、熱力学的なアプローチによって、光源が放射する光のエネルギーを解析し、物体表面の拡散反射をシミュレートする手法としてラジオシティがある。ラジオシティ法はグローバル・イルミネーションを実現する手法のひとつであり、（古典的な）レイトレーシング法が苦手とする、相互反射による柔らかな間接照明をレンダリングすることができるが、レイトレーシングよりもさらに膨大な計算が必要となる。
歴史.
リアルタイムレイトレーシング.
用途.
広義のレイトレーシングは、実写では再現不可能な映画の特殊効果や、工業用・建築用のデザインで採用されている。ゲーム業界でも部分的に使用されている。
電波.