光度曲线是天文学上表示天体对于时间的光度变化图形，是时间的函数，通常会显示出一种特殊的频率间隔或是带状。
光度曲线会呈现周期性，像是食双星、造父变星和其他的各种变星，或是非周期性的，像是新星、激变型变星或超新星。
研究光度曲线，并配合其他的观测，能获得重要的讯息，像是导致这种过程的物理机制，或是制约这种行为的物理理论。
在行星学，光度曲线可以用于估计小行星的自转周期或是有没有卫星。在太阳系内，从地球观察这些天体，通常都只是不能分辨出形状的光点，即使使用最具威力的望远镜，这些天体也小于检测器上的一个画素。因此，天文学家就只能测量她们的总光度随着时间变化的函数（光度曲线）。假设被观测的物体有些区域比较亮，有些区域比较暗，寻找到光度曲线的峰值就能够估计观测对象的自转周期。但在有些情况下，会有假频出现，就不是很清楚的可以判断自转周期是一个峰值还是两个峰值。
