Um diagrama de tensão-deformação ou curva de tensão-deformação é usado para ilustrar a relação entre a tensão e a deformação de um material. Uma curva de tensão-deformação pode ser construída a partir de dados obtidos em qualquer teste mecânico onde uma carga é aplicada a um material e medições contínuas de tensão e deformação são feitas simultaneamente. As curvas de tensão-deformação exibem visualmente a deformação do material em resposta a uma carga de tração, compressão ou torsion.

Dependendo do material sendo testado, uma curva de tensão-deformação pode indicar propriedades-chave do material, incluindo sua região elástica, região plástica, ponto de escoamento e tensile strength máxima.