En olinjär våg är en våg med tillräckligt stor amplitud , vid vilken mediets olinjära egenskaper börjar påverka . Detta leder till uppkomsten av helt nya effekter och ändrar markant karaktären hos redan kända fenomen.
I ett icke-linjärt medium förändras både lagarna för reflektion och brytning och absorptionskoefficienten.
Icke-linjära vågor har mycket gemensamt med olinjära svängningar och betraktas tillsammans med dem i teorin om olinjära svängningar och vågor.
Icke-linjära vågor kan vara antingen stationära (behåller sin form) eller icke-stationära. Av särskild betydelse bland stationära vågor är de så kallade solitonerna — olinjära solitära vågor.