Khối đa diện lồi là một khối đa diện có tất cả các điểm trên đường thẳng nối hai điểm bất kỳ trong khối đều nằm bên trong khối. Ví dụ về khối đa diện lồi là hình hộp, hình chóp đều, lăng trụ đều,...
Trong khi đó, khối đa diện không lồi là một khối đa diện không thỏa mãn tính chất trên. Nghĩa là tồn tại ít nhất một cặp điểm trong khối sao cho đoạn thẳng nối hai điểm đó không nằm hoàn toàn bên trong khối. Ví dụ về khối đa diện không lồi là chiếc cầu, hay trái đất.
Cụ thể, hình lập phương là một ví dụ về khối đa diện lồi, vì bất kỳ hai điểm bất kỳ trong hình lập phương đều có đoạn thẳng nối chúng nằm hoàn toàn bên trong hình lập phương.
Trong khi đó, hình như một chiếc ly chứa chất lỏng là một ví dụ về khối đa diện không lồi, vì đường bờ của chiếc ly sẽ cung vòng ra bên ngoài ở một số điểm, do đó không thỏa mãn tính chất của một khối đa diện lồi.