Hành tinh X là một hành tinh giả thuyết lớn vận động theo một quỹ đạo nằm ngoài quỹ đạo của Sao Hải Vương. Chữ X có nghĩa là "chưa được biết", không phải là số 10 trong chữ số La Mã; vào thời gian này mới chỉ có 8 hành tinh được phát hiện. Ban đầu hành tinh này được coi như sẽ là hành tinh thứ chín và đến sau năm 1930 thì nó là hành tinh thứ 10 và một lần nữa, sau cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn Quốc tế tổ chức vào tháng 8 năm 2006, hành tinh X lại để chỉ đến hành tinh thứ 9, do Sao Diêm Vương đã bị hạ xuống cấp hành tinh lùn. Sự tồn tại của hành tinh được đề xuất dựa trên cơ sở của những quỹ đạo không nhất quán của những khối khí khổng lồ, đặc biệt trong số này là Sao Thiên Vương và Sao Hải Vương. Sự không nhất quán đó đã được giải quyết phần lớn bởi những đo lường hiện đại, bỏ đi những cơ sở cho việc xác lập Hành tinh X.
Mặc dù Sao Diêm Vương đã được phát hiện như một kết quả của việc tìm kiếm Hành tinh X, nhưng nó không phải là Hành tinh X. Vật thể 2003 UB313 ở vành đai Kuiper cũng không phải là Hành tinh X, theo như định nghĩa mới được đưa ra sau cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn Quốc tế về định nghĩa hành tinh.
Trong văn hoá đại chúng, "Hành tinh X" đã trở thành một thuật ngữ chung cho những hành tinh chưa được phát hiện trong Hệ Mặt Trời. Tuy nhiên, việc sử dụng khái niệm này bởi các nhà khoa học thì dành riêng cho việc nói về giả thuyết cụ thể được thảo luận ở phía dưới.