ทุพโภชนาการ (อังกฤษ: malnutrition) เป็นภาวะซึ่งเกิดขึ้นจากการรับประทานอาหารไม่สมดุลกัน โดยอาจมีสารอาหารบางอย่างได้รับไม่เพียงพอ เกิน หรือผิดสัดส่วน ผลอาจทำให้เกิดความเป็นปกติทางโภชนาการต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับว่าสารอาหารที่ได้รับนั้นขาดหรือเกิน
องค์การอนามัยโลกกล่าวถึงทุพโภชนาการว่าเป็นภัยคุกคามร้ายแรงที่สุดต่อสาธารณสุขของโลก การปรับปรุงสารอาหารถูกมองอย่างกว้างขวางว่าเป็นรูปแบบการช่วยเหลือที่มีประสิทธิภาพสูงสุด มาตรการฉุกเฉินมีทั้งการจัดสารอาหารรองที่ขาดโดยใช้ผงกระแจะ (sachet powder) เสริมอาหาร เช่น เนยถั่ว หรือผ่านผลิตภัณฑ์เสริมอาหารโดยตรง แบบจำลองการบรรเทาทุพภิกขภัยได้มีการใช้เพิ่มขึ้นโดยกลุ่มช่วยเหลือ ที่เรียกร้องให้ส่งเงินหรือคูปองเงินสดแก่ผู้หิวโหยเพื่อจ่ายชาวนาท้องถิ่น แทนที่จะซื้ออาหารจากประเทศผู้บริจาค ซึ่งมักกำหนดโดยกฎหมาย เพราะจะเสียเงินไปกับค่าขนส่ง
มาตรการระยะยาวรวมถึงการลงทุนในเกษตรกรรมสมัยใหม่ในที่ซึ่งขาดแคลน เช่น ปุ๋ยและชลประทาน ซึ่งกำจัดความหิวโหยได้อย่างใหญ่หลวงในประเทศพัฒนาแล้ว อย่างไรก็ดี ธนาคารโลกตำหนิหน่วยงานของรัฐที่จำกัดชาวนาอย่างรุนแรง และการขยายการใช้ปุ๋ยถูกขัดขวางโดยกลุ่มสิ่งแวดล้อมบางกลุ่ม
ตามข้อมูลของ Jean Ziegler ผู้รายงานพิเศษแห่งสหประชาชาติด้านสิทธิในอาหารตั้งแต่ พ.ศ. 2543 ถึงมีนาคม พ.ศ. 2551 อัตราการตายเนื่องจากทุพโภชนาการคิดเป็นสัดส่วน 58% ของการตายทั้งหมดใน พ.ศ. 2549 "ในโลกนี้ ประมาณ 62 ล้านคน เมื่อรวมสาเหตุการทายทุกอย่างด้วยกัน ตายในแต่ละปี หนึ่งในสิบสองคนทั่วโลกขาดอาหาร ใน พ.ศ. 2549 มากกว่า 36 ล้านคนเสียชีวิตด้วยความหิวโหยหรือโรคอันเนื่องมาจากการขาดสารอาหารรอง"
ตามข้อมูลขององค์การอนามัยโลก จนถึงขณะนี้ทุพโภชนาการเป็นสาเหตุใหญ่ที่สุดของการตายในเด็ก มากถึงครึ่งหนึ่งในกรณีทั้งหมด เด็กหกล้านคนเสียชีวิตด้วยความหิวโหยทุกปี น้ำหนักแรกคลอดต่ำและภาวะทารกโตช้าในครรภ์เป็นเหตุการเสียชีวิตของเด็ก 2.2 ล้านคนต่อปี การไม่มีการเลี้ยงลูกด้วยนมแม่หรือการเลี้ยงลูกด้วยนมแม่ที่เลวทำให้เด็กเสียชีวิตอีก 1.4 ล้านคน ภาวะขาดแคลนอื่น ๆ เช่น การขาดวิตามินเอหรือสังกะสี ทำให้เด็กเสียชีวิต 1 ล้านคนต่อปี ทุพโภชนาการในช่วงหนึ่งถึงสองปีแรกจะเปลี่ยนแปลงย้อนกลับไม่ได้ เด็กที่ขาดอาหารจะโตขึ้นโดยมีสุขภาพเลวกว่าและมีสัมฤทธิ์ผลการศึกษาต่ำกว่า ลูกของเด็กเหล่านี้ก็มักมีแนวโน้มตัวเล็กกว่า ทุพโภชนาการก่อนหน้านี้เคยถูกมองว่าทำให้ปัญหาของโรคทรุดหนัก เช่น หัด ปอดบวม และท้องร่วง แต่ทุพโภชนาการเองก็อาจเป็นเหตุของโรคได้เช่นกัน และสามารถทำให้ถึงตายได้
ทุพโภชนาการ ในรูปของการขาดไอโอดีน เป็น "สาเหตุที่ป้องกันได้ที่พบมากที่สุดของภาวะความบกพร่องด้านจิตใจทั่วโลก" แม้การขาดไอโอดีนปานกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสตรีมีครรภ์และทารก อาจทำให้ระดับสติปัญญา (ไอคิว) ลดลงได้ถึง 10 ถึง 15 จุด ซึ่งลิดศักยภาพการพัฒนาประเทศอย่างไม่อาจคำนวณได้ ผลกระทบที่มองเห็นได้ชัดเจนที่สุดและรุนแรงที่สุด คอพอก เครทินิซึมและสภาพแคระ มีผลต่อชนกลุ่มน้อยขนาดเล็ก โดยมักเกิดในหมู่บ้านภูเขา แต่ 16% ของประชากรโลกอย่างน้อยมีคอพอกอย่างอ่อนซึ่งเป็นภาวะที่ต่อมไทรอยด์ในคอขยายใหญ่
ปัจจุบันมะเร็งพบได้ทั่วไปในประเทศกำลังพัฒนา ตามการศึกษาของสำนักงานเพื่อการวิจัยมะเร็งนานาชาติ "ในโลกกำลังพัฒนา มะเร็งตับ กระเพาะอาหารและหลอดอาหารพบได้มากกว่า โดยมักเชื่อมโยงกับการบริโภคอาหารแปรรูปที่มีสารก่อมะเร็ง เช่น อาหารรมควันหรือใส่เกลือ และการติดเชื้อปรสิตซึ่งโจมตีอวัยวะ" อัตรามะเร็งปอดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในประเทศยากจนเพราะมีการใช้ยาสูบเพิ่มขึ้น สำหรับประเทศพัฒนาแล้ว "มีแนวโน้มจะเป็นมะเร็งที่เชื่อมโยงกับความร่ำรวยหรือ 'วิถีชีวิตตะวันตก' มะเร็งลำไส้ใหญ่ ไส้ตรง เต้านมและต่อมลูกหมาก ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้จากความอ้วน การขาดการออกกำลังกาย อาหารและอายุ"
