علم رایانه یا علم کامپیوتر (به انگلیسی: Computer science) به مجموعه مطالعاتی گفته می شود که به زیربناهای نظری، روش های طراحی و ساخت و چگونگی استفاده از رایانه می پردازند. علوم رایانه رویکردی علمی و عملی به محاسبات (computation) و کاربردهای آن است. این علم به بررسی سیستماتیک: امکان پذیری، ساختار، پیاده سازی و مکانیزم محاسبه های روشمند (یا الگوریتم) می پردازد؛ که مبنای آن کسب، نمایش، پردازش، ذخیره سازی، ارتباط و دسترسی به اطلاعات است.
بنا به نظر پیتر جی. دنینگ، پرسش اساسی در علوم رایانه این است که: چه چیزی می تواند (به نحوی کارآمد) خودکار انجام شود؟ رشته علوم رایانه را می توان به زیررشته های نظری و عملی بسیاری تقسیم بندی کرد. بعضی از این زیررشته ها، نظیر نظریه پیچیدگی محاسباتی (که خواص اساسی مشکلات محاسباتی و قابل حل بودن آن ها را بررسی می کند) بسیار انتزاعی هستند، این در حالی است که زیررشته های دیگر مانند گرافیک کامپیوتری به بررسی کاربردهای قابل لمس تر در دنیای واقعی تأکید دارند. اکثر زیررشته های علوم رایانه بر چالش های موجود در اجرای محاسبات تمرکز دارند.