在数学中, 一个距离矩阵是一个包含一组点两两之间距离的矩阵(即 二维数组)。因此给定N个欧几里得空间中的点, 其距离矩阵就是一个非负实数作为元素的N×N的对称矩阵。这些点两两之间点对的数量，N×(N-1)/2，也就是距离矩阵中独立元素的数量。距离矩阵和邻接矩阵概念相似，其区别在于后者仅包含元素（点）之间是否互相连通，并没有包含元素（点）之间的连通的成本或者距离。因此，距离矩阵可以看成是邻接矩阵的加权形式。

在生物信息学中，距离矩阵用来表示与坐标系无关的蛋白质结构，还有序列空间中两个序列之间的距离。这些表示被用在结构比对，序列比对，还有在核磁共振，X射线和结晶学中确定蛋白质结构。

有时候距离矩阵也被称作相似性矩阵。