Ένας κυματοδηγός είναι ένα αντικείμενο που κατευθύνει τη ροή οποιουδήποτε τύπου κύματος. Μερικοί από τους πιο βασικούς τύπους περιλαμβάνουν καλώδια ή κοίλους σωλήνες που μπορούν να οδηγήσουν τα ηχητικά κύματα. Συχνά, οι κυματοδηγοί χρησιμοποιούνται για τη μεταφορά ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων μεταξύ των τοποθεσιών, συνήθως χρησιμοποιώντας έναν κοίλο σωλήνα από ηλεκτρικά αγώγιμο μέταλλο. Οι κυματοδηγοί χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μεταφορά ισχύος ή σημάτων επικοινωνίας. Κάθε τύπος κύματος απαιτεί διαφορετικό τύπο οδηγού.
Ο τύπος του κύματος που καθοδηγείται υπαγορεύει τη γεωμετρία του κυματοδηγού. Το πλάτος του οδηγού πρέπει, στις περισσότερες περιπτώσεις, να είναι της ίδιας τάξης μεγέθους με το μήκος των κυμάτων που θα οδηγήσει. Αυτό σημαίνει ότι μια οπτική ίνα που οδηγεί τα κύματα φωτός υψηλής συχνότητας δεν θα είναι αποτελεσματική στην καθοδήγηση ηχητικών κυμάτων χαμηλής συχνότητας. Άλλοι παράγοντες, όπως το πόση απώλεια σήματος ή ισχύος είναι αποδεκτή, βοηθούν επίσης στον προσδιορισμό του καλύτερου κυματοδηγού για μια συγκεκριμένη εργασία.
Τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα στο διάστημα ακτινοβολούν κανονικά προς όλες τις κατευθύνσεις από το σημείο προέλευσής τους. Αυτό προκαλεί την απώλεια ισχύος της ακτινοβολίας σε αναλογία με το τετράγωνο της απόστασής της από αυτό το σημείο προέλευσης. Ένας κυματοδηγός επιτρέπει στην ακτινοβολία να διαδίδεται μόνο σε μία διάσταση υπό ιδανικές συνθήκες, εμποδίζοντάς την να χάσει ισχύ καθώς διαδίδεται.
Οι κυματοδηγοί λειτουργούν αντανακλώντας το κύμα από τα τοιχώματα του οδηγού. Στην ιδανική περίπτωση, τα κύματα θα διαδοθούν με τεθλασμένο μοτίβο μέσα στον κυματοδηγό. Αυτό σημαίνει ότι ένας κυματοδηγός συχνά λειτουργεί καλύτερα όταν έχει κυκλική ή τετράγωνη διατομή.
Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι κυματοδηγών, από οπτικές ίνες που επιτρέπουν τη μετάδοση δεδομένων μέσω κυμάτων φωτός στο κανάλι Sound Frequency and Ranging (SOFAR), ένα στρώμα νερού στον ωκεανό που λειτουργεί ως φυσικός κυματοδηγός για το τραγούδι των φαλαινών. Τα συστήματα ραντάρ χρησιμοποιούν κυματοδηγούς για να κατευθύνουν τα ραδιοκύματα σε μια κεραία, έτσι ώστε να μπορούν να μεταδοθούν στη σωστή αντίσταση. Τα επιστημονικά όργανα χρησιμοποιούν επίσης κυματοδηγούς για τη μέτρηση των ακουστικών και οπτικών ιδιοτήτων διαφόρων αντικειμένων.
Οι κυματοδηγοί χρησιμοποιούνται εδώ και αιώνες, πολύ πριν κάποιος καταλάβει πώς λειτουργούσαν. Ο πρώτος κυματοδηγός που σχεδιάστηκε για ηχητικά κύματα προτάθηκε από τον JJ Thomson, έναν Βρετανό φυσικό, το 1893, και δοκιμάστηκε από έναν άλλο φυσικό, τον OJ Lodge, τον επόμενο χρόνο. Οι εργασίες συνεχίστηκαν στα τέλη του 19ου και στις αρχές του 20ου αιώνα, με τους επιστήμονες να μελετούν τη χρήση οπτικών ινών ως κυματοδηγών για το ορατό φως στη δεκαετία του 1920.