論理学（ろんりがく）とは、論理を研究する学問の事を指し、また、論理とは思考の法則、思考のつながり、推理の仕方や論証のつながりのことである。 よく言われる「論理的に話す、書く」という言葉は、つながりを的確に、論証を的確にということである。
この論理を研究する論理学は、昔は哲学の一分野であった。現在では数学的性格がより強い論理学（記号論理学、または数理論理学）と、記号論理学でない論理学とに分化している、と言える。
記号論理学に属する論理として例えば命題論理、述語論理、様相論理、直観主義論理、量子論理がある。 記号論理学は論理を単なる記号操作として扱う事に特徴があり、記号操作で表せないものは記号論理学では決して扱うことができない。 たとえば、帰納法を記号論理学は定式化できない。
弁証法なども、「論理」なのであるが、論理学における論理とは異なる。これらは、論理と言うよりむしろ理論である。
この論理を研究し、論理学という学問を形にしたのはアリストテレスとされている。アリストテレスはギリシャ語で言語、論理を意味するロゴス (λόγος logos) から「ことば」の学としてのロギカ（ギリシア語の形容詞 λογικ logica）を構想した。現代のヨーロッパ各国語で論理学を意味する語はみなこの語に由来する。アリストテレスは「大前提」、「小前提」、「結論」という三つの命題の組み合わせによる推論規則としての三段論法 (gr. syllogismos) について講述した。
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アリストテレスの著作は中世西ヨーロッパには完全に伝わらなかったため、初期スコラ哲学まではアリストテレスはもっぱら論理学者として理解された。とくに重要となった源泉はポルフィリオスによるアリストテレス注解であり、スコラ哲学における論理学書は多くポルフィリオス注解の形で書かれた。学校が整備されるようになると、論理学は自由七科の一部門として専門諸学を学ぶ前の予備学として教えられた。中世ヨーロッパの重要な論理学者にはボエティウス、アベラルドゥス、オッカムのウィリアムなどがいる。
カントが論理学を「アリストテレス以来進歩もなければ 後退もない、いわば完成された学問」と呼んだことからもわかるように、アリストテレスの論理学は以後長い間、大きな変更を受けることなく受け継がれた。その体系に対する根本的な変革は20世紀のラッセルらの登場を待たねばならなかった。