Oligonukleotydy – krótkie cząsteczki DNA lub RNA, które mają szeroki zakres zastosowania, między innymi w farmacji, genetyce czy kryminalistyce. Są one powszechnie wytwarzane w laboratorium przez syntezę chemiczną na podłożu stałym i mogą być otrzymywane jako cząsteczki jednoniciowe o dowolnie określonej sekwencji, co sprawia, że są niezbędne do syntezy sztucznych genów, reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), sekwencjonowania DNA, klonowania molekularnego i sond molekularnych. W przyrodzie oligonukleotydy zazwyczaj występują jako małe cząsteczki RNA, które biorą udział w regulacji ekspresji genu poprzez mechanizm interferencji RNA (miRNA i siRNA) lub w innych procesach regulacyjnych (np. piRNA lub scRNA), lub są produktami przejściowymi degradacji większych cząsteczek kwasu nukleinowego.
Sekwencję oligonukleotydów określa liczba i rodzaj nukleotydów, które tworzą całą cząsteczkę. Długość oligonukleotydu jest zwykle oznaczana przez "-mer" (z greckiego meros, "część"). Przykładowo, oligonukleotyd składający się z sześciu nukleotydów jest heksamerem, podczas gdy złożony z 25 nukleotydów to pentakozamer, zwykle nazywany "25-merem". Oligonukleotydy łatwo wiążą się, w sposób specyficzny dla danej sekwencji, z odpowiednimi komplementarnymi oligonukleotydami DNA lub RNA, tworząc dupleksy lub, rzadziej, hybrydy wyższego rzędu.