النظرية التحليلية المركبة (Complex Analysis) هي فرع من فروع الرياضيات البحتة والتي تهتم بدراسة الدوال المركبة، أي الدوال التي تعتمد على المتغير الخيالي (i) الذي يعرف بالوحدة الخيالية. وتهدف هذه النظرية إلى فهم خصائص هذه الدوال وتطبيقاتها على العديد من المجالات مثل الفيزياء والهندسة والهندسة الحسابية وجذور معادلات التفاضل والتكامل.
ويشمل مجال النظرية التحليلية المركبة عدة موضوعات، مثل المتلازمات المركبة، والتحليل المركب، والتكامل المركب، ونظريات الدوال المركبة، والمتشابهات والتطبيقات المختلفة.
وتعتبر النظرية التحليلية المركبة مهمة بشكل كبير في الرياضيات والعلوم، حيث يستخدمها العلماء في الكثير من التطبيقات المتعلقة بالمجالات الهندسية والفيزيائية والجيولوجية وغيرها، وذلك بفهم خصائص الدوال المركبة وعلاقاتها ببعضها البعض.