Thắt cổ chai quần thể (đôi khi gọi là thắt cổ chai di truyền) là thuật ngữ dịch từ tiếng Anh population bottleneck, dùng để chỉ hiện tượng hoặc kết quả sự suy giảm mạnh mẽ kích thước quần thể một cách đột ngột trong quần thể sinh vật. Nguyên do của hiện tượng thường là thiên tai (như động đất, sóng thần, lũ lụt, cháy rừng, hạn hán, dịch bệnh) hoặc do hoạt động của con người gây ra (như tràn dầu, đốt rừng,... gây diệt chủng. Sự kiện như vậy có thể làm giảm lượng gen của một dân số. Sau đó một dân số nhỏ hơn với một sự đa dạng di truyền tương ứng nhỏ hơn, là nguồn gen ít đa dạng cho các thế hệ sinh sản hữu tính kế tiếp. Sự đa dạng di truyền thấp, chỉ tăng dần theo thời gian khi các đột biến ngẫu nhiên xảy ra. Hệ quả của nó là sự mất mát các biến dị di truyền, giảm sự vững mạnh của dân số và giảm khả năng thích nghi với thay của đổi môi trường. Sau là hai khả năng: sự khôi phục dân số hoặc tuyệt chủng. Một hình thức hơi khác của nút cổ chai có thể xảy ra khi một nhóm nhỏ bị cách ly.
Cách ly địa lý ở các đảo bị cô lập (hay do các sông lớn phát triển), trong đó một vài thành viên của một loài đã chiếm lĩnh thành công vùng cư trú mới và phát triển. Do chương trình nuôi sinh sản như trong nông nghiệp, nuôi động vật ở sở thú,... Sự kiện này tạo ra quần thể ít đa dạng di truyền. Vì thế nghiên cứu cổ chai di truyền đóng vai trò quan trọng trong bảo tồn sinh học, xác định quy mô quần thể tối thiểu trong bối cảnh bảo tồn hoặc trong nông nghiệp với kiểm soát sinh học và dịch hại.