Trong giải tích toán học, đạo hàm của một hàm số thực chất là sự mô tả sự biến thiên của hàm số tại một điểm nào đó. Đạo hàm là một khái niệm cơ bản trong giải tích. Chẳng hạn, trong vật lý, đạo hàm biểu diễn vận tốc tức thời của một chất điểm chuyển động hoặc cường độ dòng điện tức thời tại một điểm trên dây dẫn.

Đạo hàm có biểu diễn trong hình học là hệ số góc của tiếp tuyến với đồ thị biểu diễn hàm số. Tiếp tuyến đó là phép xấp xỉ tuyến tính chính xác nhất của hàm ở gần giá trị đầu vào. Vì lý do đó, đạo hàm còn được gọi là "tốc độ biến thiên tức thời", tỉ số giữa số gia của biến phụ thuộc và số gia của biến độc lập.

Đối với hàm đa biến, đạo hàm là phép biến đổi tuyến tính, trong đó đồ thị là phép xấp xỉ tuyến tính chính xác nhất đối với đồ thị của hàm ban đầu. Ma trận Jacobi là ma trận mô tả phép biến đổi tuyến tính này theo các biến độc lập và phụ thuộc, chứa các đạo hàm riêng của hàm đó giữa hai không gian vector. Với hàm số thực gồm nhiều biến, ma trận Jacobi được rút gọn thành vector gradien.

Phép toán để tính đạo hàm được gọi là vi phân. Khái niệm ngược lại với đạo hàm là nguyên hàm. Định lý cơ bản của giải tích liên hệ nguyên hàm với tích phân. Vi phân và tích phân là hai công cụ cơ bản trong giải tích đơn biến.

Trong toán học, khái niệm hàm số (hay hàm) được hiểu tương tự như khái niệm ánh xạ. Thực chất hàm số chỉ là trường hợp đặc biệt của ánh xạ. Nếu như ánh xạ được định nghĩa là một quy tắc tương ứng áp dụng lên hai tập hợp bất kỳ (còn được gọi là tập nguồn và tập đích), mà trong đó mỗi phần tử của tập hợp này (tập hợp nguồn) tương ứng với một và chỉ một phần tử thuộc tập hợp kia (tập hợp đích), thì ta hoàn toàn có thể coi hàm số là một trường hợp đặc biệt của ánh xạ, khi tập nguồn và tập đích đều là tập hợp số.

Ví dụ một hàm số f xác định trên tập hợp số thực R bằng biểu thức: y = x2 - 5 sẽ cho tương ứng mỗi số thực x với một số thực y duy nhất nhận giá trị là x2 - 5, như vậy 3 sẽ tương ứng với 4. Khi hàm f được xác định, ta có thể viết f(3) = 4.

Đôi khi chữ hàm được dùng như cách gọi tắt thay cho hàm số. Tuy nhiên trong các trường hợp sử dụng khác, hàm mang ý nghĩa tổng quát là ánh xạ, như trong lý thuyết hàm. Các hàm hay ánh xạ tổng quát có thể là liên hệ giữa các tập hợp không phải là tập số. Ví dụ có thể định nghĩa một hàm là quy tắc cho tương ứng mỗi hãng xe với tên quốc gia xuất xứ của nó, chẳng hạn có thể viết Xuất_xứ(Honda) = Nhật.