残余应力是指固体材料在产生应力的主要来源去除之后，材料中仍存在的应力。残余应力可能是希望出现的特性，也可能是不希望出现的特性。例如激光强化（英语：laser peening）就可以在金属材料（如发动机风扇叶片）加入很深，且对应用有益的压缩应力，也用在强化玻璃上，可以做为智能手机的玻璃显示幕，又大又薄，且有抗裂和抗划伤等性质。不过在结构中不希望出现的残余应力可能会使结构提早失效。
产生残余应力的机制有许多种，包括非弹性（塑性）变形、（温度循环下的）温度梯度或是结构变化（相变）。像焊接产生的热会造成局部的膨胀，可能是因为熔化的焊料，或是被焊接的工件。当焊件冷却后，有些部分可能会比其他部分冷却的更快，就会造成残余应力。像半导体器件制造及微机电系统也可能会造成残余应力，不同热力质特性和结晶特性的薄膜材料在不同的制程条件下沉积时，就可能会有残余应力。薄膜材料堆叠的应力变化非常复杂，可能有些层是压缩应力，有些层就变成伸张应力。
