殘留應力（Residual Stress）是指在材料未施加任何外部載荷時，仍殘存在材料中的應變。這些應變可能源自機械變形，例如表面加工（如切削、研磨）過程，或是由於受限於動力學的加熱與冷卻過程所產生。

在許多情況下，於材料表面引入壓縮型殘留應力是有益的，因為它能提高材料對裂縫擴展的抗性。在彈簧中，例如引擎閥件所使用的彈簧，殘留應力的大小對其載荷特性與使用壽命具有重要影響。X光繞射（XRD）被公認為殘留應力量測與分析的主要方法之一。