논리 연산(logical operation, logical connective) 혹은 불 연산(boolean operation)은 참, 거짓 두 가지 원소(진리값으로 불림)만 존재하는 집합(환으로 불림)에서의 연산이다.
논리합(OR, ∨), 논리곱(AND, ∧), 부정(NOT, ~/¬), 배타적 논리합(XOR, ⊕), 명제, 동치 등이 있다.
수학이나 논리학 또는 컴퓨터 과학의 프로그래밍 언어 등에서 사용한다. 프로그래밍 언어에서는 비트 연산이라고도 한다.
논리합=, 논리곱=, 부정=이라고 할 때 아래와 같은 법칙이 성립한다.