Longitudinal bølge, (af lat. longitudo 'længde'), bølge, hvor udsvinget sker i bølgens bevægelsesretning. I en lydbølge i luft oscillerer molekylerne frem og tilbage i bølgens bevægelsesretning omkring en ligevægtsposition, men således at oscillationernes fase systematisk ændrer sig langs bevægelsesretningen. Disse oscillationer sammensætter sig til den fremadskridende bølge. Molekylerne fjerner sig kun lidt fra ligevægtspositionen, og der er således ikke nogen transport af stof i bølgen. Jf. transversal bølge.