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In algebra lineare, una applicazione multilineare è una funzione che generalizza il concetto di applicazione lineare a più variabili. Esempi classici di applicazioni multilineari sono:
- una applicazione lineare,
- il determinante e la traccia,
- un prodotto scalare o una più generale forma bilineare.
Le applicazioni multilineari sono anche alla base della definizione di tensore e forma differenziale, e sono quindi molto usate in topologia differenziale nello studio delle varietà differenziabili. Hanno in particolare importanti applicazioni in fisica, specialmente in relatività generale.
Sono sinonimi i termini funzione e mappa multilineare.