方向向量是一個數學概念，它用於表示空間中一條直線的方向，具體來說，方向向量是一個與直線平行的非零向量，通過這個向量可以確定直線的方向。方向向量具有長度和方向兩個基本特徵，其大小表示向量的長度，而方向則指向有向線段。在三維空間中，方向向量通常表示為三個數的有序列表，例如(1,2,3)，這表示沿著X軸移動1單位、Y軸移動2單位、Z軸移動3單位的方向。
方向向量在幾何學和物理學中有廣泛套用，例如描述物體運動方向、速度，計算直線和平面的性質（如斜率、垂直、平行等），以及在計算機圖形學和計算機視覺中的模擬物理系統、動畫製作、虛擬實境等。方向向量通常是單位向量，這意味著它們只表示方向而不包含具體的長度或大小。
在實際套用中，每條直線都有無數個方向向量，因為對向量的模長沒有具體要求，只要非零即可。例如，給定一條直線l:ax+by+c=0，其方向向量可以是(-b,a)或(b,-a)；如果直線l的斜率為k，則一個方向向量為(1,k)；對於線段AB，其所在直線的方向向量為(x2-x1,y2-y1)。