Trong vật lý hạt, tán xạ là hiện tượng các hạt bị bay lệch hướng khi va chạm vào các hạt khác. Trong quang học (và thiên văn học) tán xạ là hiện tượng photon bị đổi hướng khi gặp các vật, có thể vĩ mô như các tiểu hành tinh, các viên đá trong vành đai Sao Thổ, hay các vật chất vi mô như các hạt bụi. Trong quá trình tán xạ thuần túy, năng lượng photon không thay đổi, chỉ có hướng thay đổi ngẫu nhiên theo một hàm mật độ xác suất gọi là hàm tán xạ. Thực tế, khi photon gặp các vật chất, không những hướng đi của nó thay đổi mà có thể cả năng lượng thay đổi (giảm bởi hiện tượng hấp thụ hay tăng bởi hiện tượng bức xạ). Lúc đó cùng xảy ra tán xạ thuần túy và hấp thụ/bức xạ thuần túy. Bầu trời trên Trái Đất có màu xanh da trời, vì khí quyển Trái Đất tán xạ mạnh thành phần màu xanh da trời (bước sóng ngắn) trong ánh sáng trắng đến từ Mặt Trời. Đây là một ví dụ của tán xạ Rayleigh. Trong âm học và chụp siêu âm, tán xạ là sự đổi hướng của sóng âm bởi các khu vực không đồng nhất trong môi trường truyền âm.