《平行世界·爱情故事》（日语：パラレルワールド・ラブストーリー），繁體中文版書名為《平行世界的爱情故事》，是日本作家东野圭吾的长篇推理小说。1995年由中央公论社发行单行本，1998年由讲谈社发行文库版。
书中的“平行世界（parallel world）”有两层意思：表面上，就是指东京都的两条JR国铁线路。因为京滨东北线和山手线在各自的行程中有一段是并行的；另外一层意思则是从主人公大学毕业后的工作时期开始进行的，平行叙述两个不同的故事，但两个故事的主要人物一致，且情节有交叉，其中纠结著关于过去的谜团。
在本书的解说里，日本科幻小说女作家新井素子将本书与东野圭吾另外两部作品《分身》、《变身》等并称为“东野私小说三部曲”。
2018年，公布翻拍成真人版电影，玉森裕太主演，2019年上映。
从事脑科学前沿研究的敦贺崇史，某天发现挚友智彦的新女友麻由子竟是自己曾一见钟情但失之交臂的女子。崇史心中爱恨交织，被嫉妒和自责所折磨。然而一夕之间，麻由子竟已理所当然般和他生活在一起，并绝口不提智彦，而智彦本人亦下落不明。
崇史陷入巨大的不安和混乱中，当记忆与现实犹如平行世界无法融合时，究竟哪一边才是真相？崇史着手秘密调查挚友下落，找出了这场三角爱情故事的原委。
