vignette|Archéologue sur le Site C de Cassis par de fond par le photographe sous-marin Alexandre Hache (août 2020).
L'archéologie sous-marine est un des domaines de l'archéologie, caractérisé par la localisation, l'exploration et l'étude des vestiges archéologiques se trouvant actuellement sous la mer. Ces vestiges peuvent être constitués d'embarcations et de navires anciens, échoués, naufragés, mais aussi de lieux de vie désormais submergés du fait des variations du niveau des mers et océans au cours du temps. La Convention sur la protection du patrimoine culturel subaquatique adoptée par l'UNESCO en 2001 définit ces vestiges comme « toutes traces de l’existence humaine présentant un caractère culturel, historique ou archéologique se trouvant partiellement ou totalement immergé, de manière périodique ou continuelle ». Cela comprend donc l’ensemble des sites, constructions, artefacts, les épaves ainsi que leurs cargaisons. L'archéologie sous-marine se distingue, en France, de l'archéologie subaquatique, pratiquée quant à elle dans les eaux douces (fleuves, rivières, lacs).
Au-delà de la spécificité de son milieu d'intervention - sous les eaux - qui implique une adaptation des méthodes d'investigation et de recherche, elle s'inscrit dans un champ scientifique plus vaste, celui de l'archéologie maritime et littorale, et regroupe plusieurs spécialités telles que l'archéologie du commerce et des échanges, l'archéologie navale, l'archéologie portuaire. Comme l'archéologie terrestre, elle fait appel à de nombreuses spécialités scientifiques connexes comme les sciences paléo-environnementales (géo-archéologie, dendrochronologie, xylologie, palynologie, malacologie, céramologie, archéométrie, etc.).
L'archéologie sous-marine permet de mettre au jour et d'étudier des vestiges fossilisés dans des conditions souvent idéales de préservation.
Sauf en cas de pillage, un navire qui a sombré à entraîné avec lui une cargaison intacte. Cependant après plusieurs siècles certaines marchandises telles que les céréales disparaissent de l'épave contrairement à d'autres objets comme les amphores ou les lingots.