往复运动（Reciprocating motion）是反复式的上下（或前后）直线运动。在许多的机械中都有这种运动，例如往复式发动机及泵浦。往复运动中会有二个方向相反的直线运动，组成一个往复运动的周期，此周期称为冲程。
曲柄可以将圆周运动转换为往复运动，或是将往复运动转换为圆周运动。
例如在内燃机（一种往复式发动机）中，气缸中会周期性燃烧燃料，因此产生膨胀，带动活塞往下，透过活塞连杆（英语：connecting rod）使曲轴旋转。曲轴继续的旋转会将曲轴往反方向拉，使气缸可以预备下一个冲程。活塞的运动是往复运动，会转换为曲轴的圆周运动，最后可以推动车辆或是对外作功。
泵浦活塞的往复运动类似正弦的简谐运动，但不完全相同。假设轮子以完美的固定角速度旋转，曲轴连接到活塞连杆的点会在圆上以定速运动。因此此点位移会是完美的正弦曲线。不过在运动过程中，活塞连杆的角度会一直改变，因此活塞连杆连接活塞的那一点就不是理想的正弦了。若飞轮不是以定速旋转（例如车辆从静止开始移动），那和正弦的差异就更大了。
