Lentila gravitațională este un fenomen astronomic observat atunci când un obiect masiv, cum ar fi un grup de galaxii sau o gaură neagră, curbează lumina dintr-o sursă de lumină foarte îndepărtată, cum ar fi un quasar (galaxie tânără și strălucitoare). Acest lucru se întâmplă din cauza deformării gravitaționale a spațiu-timpului descrisă pentru prima dată de Albert Einstein în teoria sa generală a relativității. Se numește lentilă gravitațională prin analogie cu o lentilă convențională. Ambele pot îndoi lumina, dar în acest caz mecanismul este foarte diferit – mai degrabă decât să îndoaie lumina folosind materie curbată, în acest caz spațiul-timp însuși este curbat.
Lentila gravitațională poate determina apariția quasarelor îndepărtate în locații în care nu există cu adevărat. Deoarece lumina este îndoită în puțul gravitațional al unui obiect masiv, locația aparentă se abate de la locația reală. Lentilele gravitaționale pot provoca, de asemenea, să apară mai multe imagini ale unui quasar pe cer – lumina este îndoită în jurul obiectului masiv în ambele direcții, producând astfel imaginea multiplă. „Twin Quasar” Q0597+561, cunoscut și sub numele de Old Faithful, este primul obiect confirmat care a apărut pe cer de două ori datorită efectului de lentilă gravitațională. Fiecare dintre imaginile quasarului este separată pe cer cu 6 grade. Deși Fritz Zwicky a postulat că grupurile de galaxii ar putea acționa ca lentile gravitaționale în 1937, abia în 1979 efectul a fost confirmat prin observație.
Există trei tipuri de lentile gravitaționale. Există o lentilă puternică, unde sunt vizibile distorsiuni ușor vizibile, cum ar fi inele Einstein, imagini multiple sau arcuri. Acestea sunt cele mai rare lentile gravitaționale. Apoi, există o lentilă slabă, care poate fi descoperită doar printr-o analiză statistică extinsă a câmpurilor de stele și galaxii. Această formă de lentilă se dezvăluie ca o ușoară întindere către centrul lentilei. Ultimul este microlensing, care este destul de rar, dar s-a dovedit a fi cel mai util pentru studiul astronomic. Microlensingul se manifestă ca modificări ușoare ale luminozității obiectelor din apropiere (în interiorul galaxiei noastre) cauzate de lentilele stelare. Distingerea microlenselor autentice de modificările luminozității stelelor din alte motive (stele variabile, nova etc.) poate fi o provocare.