Un diagramma tensione-deformazione o curva tensione-deformazione viene utilizzato per illustrare la relazione tra la tensione e la deformazione di un materiale. Una curva tensione-deformazione può essere costruita da dati ottenuti in qualsiasi test meccanico in cui un carico viene applicato a un materiale e vengono effettuate contemporaneamente misurazioni continue di tensione e deformazione. Le curve tensione-deformazione mostrano visivamente la deformazione del materiale in risposta a un carico di trazione, di compressione o di torsione.

A seconda del materiale testato, una curva tensione-deformazione può indicare proprietà chiave del materiale, tra cui la sua regione elastica, la regione plastica, il punto di snervamento e la resistenza a trazione ultima.