단당류(單糖類, 영어: monosaccharide)는 탄수화물의 가장 기본적인 단위이며, 단순당(simple sugar)으로도 불린다. 그리스어 "monos"(하나)와 "sacchar"(당)에서 유래한 용어로, 더 이상 간단한 화합물로 가수분해되지 않는 탄수화물의 단위체이다. 일반적인 화학식은 CₙH₂ₙOₙ으로 나타내며, 대표적인 예로 포도당(글루코스), 과당(프럭토스), 갈락토스가 있다.
단당류는 일반적으로 무색의 수용성 결정성 고체이며, 몇몇은 단맛을 낸다. 이들은 이당류(예: 설탕, 젖당)와 다당류(예: 셀룰로스, 녹말)의 구성 요소로 기능한다.
단당류는 탄소 원자 수에 따라 분류된다. 탄소 3개는 삼탄당(트라이오스), 4개는 사탄당(테트로스), 5개는 오탄당(펜토스), 6개는 육탄당(헥소스), 7개는 칠탄당(헵토스)으로 나뉜다. 가장 중요한 단당류인 포도당은 육탄당에 속한다. 탄소가 8개 이상인 단당류는 매우 불안정하여 거의 관찰되지 않는다.
또한 단당류는 카보닐기(-C=O)의 위치에 따라 알데하이드기를 가지면 알도스, 케톤기를 가지면 케토스로 구분된다. 수용액에서 단당류는 탄소가 4개 이상이면 고리형 구조로 존재한다.
단당류는 하나의 카보닐기와 나머지 탄소 원자 각각에 하나의 하이드록시기(-OH)를 갖는 가지가 없는 선형 탄소 골격을 가진다. 하이드록시기를 갖는 각 탄소 원자(알데하이드 및 케톤의 탄소, 맨 마지막 탄소 제외)는 키랄성(비대칭성)을 띠어 다수의 입체이성질체를 형성한다. 예를 들어 갈락토스와 포도당은 모두 알도헥소스이지만 물리적 구조와 화학적 특성이 다르다.
단당류는 생물체의 주요 에너지원으로 사용되며, 세포 호흡을 통해 ATP를 생성하는 데 핵심적인 역할을 한다.
