유니타리 행렬(unitary matrix)은 다음의 조건을 만족하는 복소 행렬 를 의미한다.
여기에서 는 단위행렬이고, 는 로 정의된다.
만약 어떤 행렬이 유니타리 행렬이면서 모든 원소가 실수인 경우에는 직교행렬이 된다.