缓冲区溢出（buffer overflow），是针对程序设计缺陷，向程序输入缓冲区写入使之溢出的内容（通常是超过缓冲区能保存的最大数据量的数据），从而破坏程序运行、趁著中断之际并获取程序乃至系统的控制权。
缓冲区溢出原指当某个数据超过了处理程序回传堆栈地址限制的范围时，程序出现的异常操作。造成此现象的原因有：
因黑客在Unix的内核发现通过缓冲区溢出可以获得系统的最高等级权限，而成为攻击手段之一。也有人发现相同的问题也会出现在Windows操作系统上，以致其成为黑客最为常用的攻击手段，蠕虫病毒利用操作系统高危漏洞进行的破坏与大规模传播均是利用此技术。比较知名的蠕虫病毒冲击波蠕虫，就基于Windows操作系统的缓冲区溢出漏洞。
例如一个用途是对SONY的掌上游戏机PSP-3000的破解，通过特殊的溢出图片，PSP可以运行非官方的程序与游戏。同样在诺基亚智能手机操作系统Symbian OS中发现漏洞用户可以突破限制运行需要DRM权限或文件系统权限等系统权限的应用程序。
缓冲区溢出攻击从理论上来讲可以用于攻击任何有相关缺陷的程序，包括对杀毒软件、防火墙等安全产品的攻击以及对银行程序的攻击。在嵌入式设备系统上也可能被利用，例如PSP、智能手机等。
在部分情况下，当一般程序（除了驱动和操作系统内核）发生此类问题时，C++运行时库通常会终止程序的执行。
目前OpenBSD、Linux、Windows、Mac OS等操作系统都具有buffer overflow protection（缓存溢出保护/存储器位置重新定向）功能，在某种程度上可以保护操作系统，但仍还是有办法让溢出的代码到正确的位置上。其作用原理是：存储器跟进程在memory中受到保护。内对外的access memory对象位置会被核心（调度器）随机定向，使其无法正确溢出。
