Una serie de Fourier es una serie infinita que converge puntualmente a una función periódica y continua. Puede ser solo a trozos de funciones (por partes), pero continua en esas partes. Las series de Fourier constituyen la herramienta matemática básica del análisis de Fourier empleado para analizar funciones periódicas a través de la descomposición de dicha función en una suma infinita de funciones sinusoidales mucho más simples (como combinación de senos y cosenos con frecuencias enteras).
El nombre se debe al matemático francés Jean-Baptiste Joseph Fourier, que desarrolló la teoría cuando estudiaba la ecuación del calor. Fue el primero que estudió tales series sistemáticamente, y publicó sus resultados iniciales en 1807 y 1811. Esta área de investigación se llama algunas veces análisis armónico.
Es una aplicación usada en muchas ramas de la ingeniería, además de ser una herramienta sumamente útil en la teoría matemática abstracta. Sus áreas de aplicación incluyen análisis vibratorio, acústica, óptica, procesamiento de imágenes y señales, y compresión de datos.
En ingeniería, para el caso de los sistemas de telecomunicaciones, y a través del uso de los componentes espectrales de frecuencia de una señal dada, se puede optimizar el diseño de un sistema para la señal portadora del mismo.
Refiérase al uso de un analizador de espectro.
Las series de Fourier tienen la forma:

  
    
      
        
          
            
              a
              
                0
              
            
            2
          
        
        +
        
          ∑
          
            n
            =
            1
          
          
            ∞
          
        
        
          [
          
            
              a
              
                n
              
            
            cos
            ⁡
            
              
                
                  2
                  n
                  π
                
                T
              
            
            t
            +
            
              b
              
                n
              
            
            sin
            ⁡
            
              
                
                  2
                  n
                  π
                
                T
              
            
            t
          
          ]
        
      
    
    {\displaystyle {\frac {a_{0}}{2}}+\sum _{n=1}^{\infty }\left[a_{n}\cos {\frac {2n\pi }{T}}t+b_{n}\sin {\frac {2n\pi }{T}}t\right]}
  donde 
  
    
      
        
          a
          
            n
          
        
        
        
      
    
    {\displaystyle a_{n}\,\!}
   y 
  
    
      
        
          b
          
            n
          
        
        
        
      
    
    {\displaystyle b_{n}\,\!}
   se denominan coeficientes de Fourier de la serie de Fourier de la función 
  
    
      
        f
        (
        t
        )
        
        
      
    
    {\displaystyle f(t)\,\!}
  .