기계론적 유물론(機械論的唯物論, 독일어: mechanischer Materialismus, 영어: mechanical materialism)은 세계의 모든 현상을 역학(力學)의 개념과 법칙만으로 설명하려는 유물론의 한 형태이다. 이 입장은 질적으로 다양한 사물과 현상을 물질의 역학적 운동으로 환원하여 이해하고자 한다.
이 사상의 시초는 고대 그리스의 원자론자 데모크리토스에게서 이미 발견된다. 그러나 가장 대표적인 사례로는 18세기 프랑스 유물론이 꼽힌다. 당시에는 역학과 수학이 상대적으로 발달한 반면 화학과 생물학은 아직 충분히 발전하지 못한 단계에 있었기 때문에, 세계를 기계적·역학적 원리로 설명하려는 경향이 두드러졌다. 이로 인해 기계론적 유물론은 세계를 역사적으로 발전하는 물질로 파악하지 못하는 한계를 지녔다. 그럼에도 불구하고 당시로서는 유물론 철학의 진보를 의미하는 것이었다.
기계론적 유물론은 이후 마르크스와 엥겔스에 의해 비판적으로 극복되었으며, 이들은 물질을 변증법적으로 자기운동하는 것으로 파악하는 변증법적 유물론을 수립하였다. 마르크스주의 확립 이후 소련에서는 변증법적 유물론을 기계적으로 수정하려는 시도가 나타났는데, 이는 물질의 질적 다양성을 부정하고 변증법의 기본 법칙인 대립물의 통일을 균형 이론으로 대체하는 등의 특징을 보였다. 이러한 경향은 반(反)마르크스주의 이론으로 비판받았으며, 부하린이 그 대표적 인물로 지목된다.
한편, 현대 철학의 맥락에서 기계론적 유물론은 인간을 순수하게 물리적인 실체로 보는 입장으로도 논의된다. 이 관점에 따르면 인간의 정신적 과정은 물리적·생물학적 과정으로 설명될 수 있다. 이러한 기계론적 유물론은 크게 동일주의(정신적 과정이 두뇌의 물리적 과정과 동일하다는 입장), 기능주의(정신적 과정이 두뇌에 의존하되 기능적 과정으로 이해된다는 입장), 계산주의(정신적 과정을 계산적 과정으로 보는 입장)로 세분화되어 논의되기도 한다. 계산주의는 인공지능 연구와 밀접한 관련을 가지며, 고전적 계산주의와 연결주의(신경망 모델)로 이어지는 흐름이 존재한다.
기계론적 유물론은 철학사에서 유물론의 한 유형으로서 널리 인정된 개념이며, 유물론 일반, 변증법적 유물론, 기계론 등과 밀접한 연관을 가진다.