Een octaaf (van Latijn: octavus, de achtste) is in de muziektheorie het interval in een diatonische toonladder tussen een eerste toon en de daarboven liggende achtste. De frequentie van de laatstgenoemde toon is het dubbele van die van de eerste.
Een octaaf omvat zeven toonafstanden, dat kunnen hele en halve toonafstanden zijn. Het gebruikelijke reine octaaf bijvoorbeeld bestaat uit vijf hele en twee halve toonafstanden. Het interval tussen bijvoorbeeld de tonen c en c' is dus een octaaf, maar ook het interval tussen cis en cis'. Daarnaast wordt ook de toon die in een diatonische toonladder op de achtste toontrap ligt, octaaf genoemd, of ook het octaaf van de grondtoon. Ook wordt de tweeklank die bestaat uit een toon en zijn octaaf, dus twee tonen die een octaaf uit elkaar liggen, als octaaf aangeduid. De tweeklank c-c' is een octaaf, of de tonen c en c' vormen een octaaf.
Daarnaast worden de gezamenlijke tonen die zich in een octaaf als interval bevinden, een octaaf genoemd. Zo is er het eengestreept octaaf, met de tonen c', d', e' f', g' a', b' in het interval c' - c" (het octaaf c" wordt niet meegeteld).
Een dubbel octaaf noemt men een quindecime.