Đá trầm tích là loại đá được hình thành do sự lắng đọng và xi măng sau đó của vật liệu đó trên bề mặt Trái đất và trong các vùng nước. Lắng là tên gọi chung cho các quá trình gây ra các hạt khoáng chất hoặc hữu cơ (mảnh vụn) lắng tại chỗ. Các hạt tạo thành đá trầm tích bằng cách tích tụ được gọi là trầm tích. Trước khi được lắng đọng, trầm tích được hình thành do quá trình phong hóa và xói mòn từ khu vực nguồn, sau đó được vận chuyển đến nơi lắng đọng bởi nước, gió, băng, chuyển động khối hoặc sông băng, được gọi là tác nhân bóc mòn. Lắng cũng có thể xảy ra khi các khoáng chất kết tủa từ dung dịch nước hoặc vỏ của các sinh vật thủy sinh lắng xuống dạng huyền phù.
Lớp phủ đá trầm tích của các lục địa của vỏ Trái đất rất rộng (73% bề mặt đất hiện tại của Trái đất), nhưng tổng lượng đá trầm tích được ước tính chỉ chiếm 8% tổng thể tích của lớp vỏ. Đá trầm tích chỉ là một lớp veneer mỏng trên lớp vỏ bao gồm chủ yếu là đá mácma và đá biến chất. Đá trầm tích được lắng đọng thành từng lớp dưới dạng địa tầng, tạo thành một cấu trúc gọi là lớp đệm. Nghiên cứu về đá trầm tích và địa tầng đá cung cấp thông tin về lớp dưới bề mặt rất hữu ích cho công trình dân dụng, ví dụ như trong xây dựng đường xá, nhà ở, đường hầm, kênh đào hoặc các công trình khác. Đá trầm tích cũng là nguồn tài nguyên thiên nhiên quan trọng như than đá, nhiên liệu hóa thạch, nước uống hoặc quặng.
Nghiên cứu về trình tự của các địa tầng đá trầm tích là nguồn chính để tìm hiểu về lịch sử Trái đất, bao gồm cổ sinh vật học, cổ sinh vật học và lịch sử sự sống. Ngành khoa học nghiên cứu các đặc tính và nguồn gốc của đá trầm tích được gọi là trầm tích học. Trầm tích học là một phần của cả địa chất và địa lý vật lý và trùng lặp một phần với các ngành khác trong khoa học Trái đất, chẳng hạn như mô học, địa mạo, địa hóa và địa chất cấu trúc. Đá trầm tích cũng đã được tìm thấy trên sao Hỏa.