식물분류학(植物分類學, Plant Taxonomy)은 지구상에 존재하는 식물을 식별하고, 명명하며, 유연관계에 따라 체계적으로 분류하는 생물학의 한 분과이다. 이 학문은 식물계의 다양성을 파악하고 식물 간의 계통적 질서를 수립하는 것을 주요 목적으로 한다.
식물분류학의 주요 작업은 크게 세 가지 과정으로 구분된다. 첫째, 동정(Identification)은 표본이나 실물 식물을 기존의 분류 체계와 대조하여 그 정체를 밝히는 과정이다. 둘째, 명명(Nomenclature)은 국제식물명명규약(ICN)에 따라 식물에 유일한 학명을 부여하는 과정이다. 셋째, 분류(Classification)는 식물 집단 간의 유사성과 차이점을 근거로 하여 종, 속, 과, 목 등의 계급적 체계 내에 배치하는 과정이다.
과거의 식물분류학은 주로 꽃, 잎, 줄기 등 외형적 형태의 특징에 의존하여 분류를 진행하였다. 그러나 현대 식물분류학은 형태학적 정보 외에도 세포학, 해부학, 화분학, 식물화학 등의 데이터를 통합적으로 활용한다. 특히 20세기 후반부터는 분자생물학적 기법을 도입하여 DNA 염기서열 분석을 통해 식물 간의 진화적 계통을 규명하는 분자계통학이 중심적인 역할을 하고 있다. 이에 따라 속씨식물의 경우 APG(Angiosperm Phylogeny Group) 체계와 같은 유전적 계통에 기반한 분류 방식이 널리 통용되고 있다.
식물분류학은 식물학의 가장 기초가 되는 학문으로서 생태학, 유전학, 자원식물학, 약용식물학 등 인접 학문 분야에 종의 정확한 명칭과 정보를 제공하는 필수적인 역할을 수행한다.
