Gravitaatiolinssi on tähtitieteellinen ilmiö, joka havaitaan, kun massiivinen esine, kuten galaksiryhmä tai musta aukko, taivuttaa valoa hyvin kaukaisesta valonlähteestä, kuten kvasaarista (nuori ja kirkas galaksi). Tämä johtuu aika-avaruuden painovoiman vääntymisestä, jonka Albert Einstein kuvasi ensimmäisen kerran yleisessä suhteellisuusteoriassaan. Sitä kutsutaan gravitaatiolinsseiksi analogisesti perinteisen linssin kanssa. Molemmat voivat taivuttaa valoa, mutta tässä tapauksessa mekanismi on hyvin erilainen-sen sijaan, että taivutettaisiin valoa kaarevalla aineella, tässä tapauksessa aika-aika itse on kaareva.
Painovoimainen linssi voi aiheuttaa kaukaisia kvasareja paikoissa, joissa niitä ei todellisuudessa ole. Koska valo on taivutettu massiivisen esineen painovoimakaivoon, näennäinen sijainti poikkeaa todellisesta sijainnista. Painovoimaiset linssit voivat myös aiheuttaa useita kuvia kvasarista ilmestymään taivaalle – valo taivutetaan massiivisen kohteen ympärille molempiin suuntiin, mikä tuottaa monikuvan. ”Twin Quasar” Q0597+561, joka tunnetaan myös nimellä Old Faithful, on ensimmäinen vahvistettu esine, joka ilmestyi taivaalle kahdesti gravitaatiolinssi -vaikutuksen vuoksi. Jokainen kvasarin kuva on erotettu taivaalla 6 astetta. Vaikka Fritz Zwicky väitti, että galaksijoukot voivat toimia gravitaatiolinsseinä vuonna 1937, vaikutus havaittiin vasta vuonna 1979.
Gravitaatiolinssejä on kolme tyyppiä. On olemassa voimakas linssi, jossa näkyvät helposti vääristymät, kuten Einstein -renkaat, useita kuvia tai kaaria. Nämä ovat harvinaisimpia gravitaatiolinssejä. Sitten on heikko linssi, joka voidaan paljastaa vain tähti- ja galaksikenttien laajalla tilastollisella analyysillä. Tämä linssin muoto paljastuu lievänä venytyksenä kohti linssin keskustaa. Viimeinen on mikrolentointi, joka on melko harvinaista, mutta on osoittautunut hyödyllisimmäksi tähtitieteellisessä tutkimuksessa. Mikrolinssi ilmenee pieninä muutoksina läheisten (galaksimme sisällä) esineiden kirkkaudessa, jotka johtuvat tähtilinsseistä. Aitojen mikrolamppujen erottaminen tähtien kirkkauden muutoksista muista syistä (vaihtelevista tähdistä, novoista jne.) Voi olla haastavaa.