원자가(原子價, valence)는 화학에서 어떤 원자가 다른 원자들과 형성할 수 있는 화학 결합의 수를 나타내는 척도이다. 국제순수응용화학연합(IUPAC)의 정의에 따르면, 원자가는 "원자와 결합이 가능한 1가 원자(univalent atom)의 최대 수"로 정의된다. 여기서 1가 원자는 주로 수소 원자(H) 또는 염소 원자(Cl)를 의미하므로, 어떤 원자가 몇 개의 수소 원자와 결합할 수 있는지를 통해 원자가를 이해할 수 있다. 예를 들어 탄소의 원자가는 4이며(메테인 CH₄), 수소의 원자가는 1이다. 질소는 3가(암모니아 NH₃), 산소는 2가(물 H₂O)이다.
전이금속이 아닌 저주기 원소의 경우 옥텟 규칙에 따라 최외각 전자 수와 8의 차이만큼이 원자가가 되는 경우가 많다. 주기율표에서 주요 원소들의 원자가는 일반적으로 1에서 7 사이의 값을 가진다: 1족(1가), 2족(2가), 3족(3가), 4족(4가), 5족(3가 또는 5가), 6족(2가 또는 6가), 7족(1가 또는 7가)이다.
다만 실제로는 둘 이상의 원자가를 가지는 원소들이 많다. 예를 들어 철은 2 또는 3의 원자가를, 구리는 1 또는 2의 원자가를 가진다. 전이 금속 이온들은 두 개 이상의 원자가를 가지므로 전장이 걸리면 원자가 교환이 일어나면서 전자전도(호핑 전도, 플라론 전도)가 발생하기도 한다.
원자가는 부호가 없는 정수로 표현되므로 전자를 얻는지 잃는지에 대한 정보는 제공하지 않는다는 한계가 있다. 이와 달리 산화 상태(oxidation state)는 부호를 포함하여 원자의 전자 상태를 더 명확히 설명하는 개념으로, 원자가와 유사하지만 구분되는 개념이다.
