时域分析是一种信号分析方法，主要是对信号在时间对称轴上的变化进行分析，是对信号的原始形态展现的一种方式。与时域分析相对的是频域分析，是用来分析信号频率特性的。
时域分析的方法有很多，最常用的是时域采样和时域平均。如果我们要分析一个周期信号，可以通过时域采样的方法，将一个周期内的信号值采样成一个点，然后用这些采样点来还原整个信号。如果信号噪声较大，可以采用时域平均的方法，来得到一个平滑的信号。
时域分析经常应用于音频信号处理和振动信号分析领域。在音频信号处理领域中，我们可以通过时域分析的方法，进行语音识别和音频压缩等处理。在振动信号分析领域中，时域分析是诊断机器状态和进行结构模态分析的重要方法之一。