Bariera potencjału - ograniczony obszar (zazwyczaj niewielki), w którym energia potencjalna cząstki ( punktu materialnego ) przyjmuje wartości większe niż w jego otoczeniu.

W mechanice klasycznej cząstka, której energia jest mniejsza od energii maksymalnej w barierze potencjału nie przejdzie przez barierę potencjału.

Mechanika kwantowa przewiduje istnienie efektu tunelowania polegającego na przenikaniu cząstek przez barierę potencjału, pomimo że mają energię mniejszą od wynikającej z mechaniki klasycznej. Prawdopodobieństwo przeniknięcia cząstki przez barierę potencjału zależy od energii cząstki, wysokości i szerokości bariery.

Cząstka o energii większej od wysokości bariery może zostać odbita przez barierę potencjału. Współczynnik odbicia zwykle maleje wraz ze wzrostem energii cząstki, ale generalnie jest skomplikowaną funkcją energii. Niektóre wartości energii mogą dać zerowe prawdopodobieństwo odbicia cząstki przez barierę.

Zjawisko przenikania cząstek przez barierę potencjału odgrywa bardzo ważną rolę i odpowiada za wiele zjawisk np.: rozpad α jąder atomowych , emisję elektronów z zimnych metali pod wpływem silnego pola elektrycznego (emisja polowa), niektóre reakcje chemiczne .