ลำธาร หรือ ต้นน้ำลำธาร (อังกฤษ: Brook, Stream) เป็นแหล่งน้ำประเภทหนึ่ง ที่เป็นทางน้ำที่เป็นแหล่งกำเนิดของน้ำ ลำธารจะเป็นแหล่งน้ำที่ตาน้ำพุดน้ำไหลมาบนผิวดินหรือซึมออกจากดินให้ระบายลงสู่ลำน้ำและไหลไปเรื่อย ๆ จนกลายเป็นทางน้ำที่ใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ เช่น คลอง ไปจนถึงเป็นแม่น้ำ
โดยมากแล้ว ลำธารมักจะอยู่บนภูเขาในพื้นที่ ๆ เป็นป่าดิบชื้นหรือไหลลงมาจากน้ำตก โดยคุณภาพของน้ำในลำธารจะใส มีอุณหภูมิที่เย็น และมีปริมาณออกซิเจนละลายอยู่ในน้ำในอัตราที่สูง
ในประเทศไทย พื้นที่เป็นที่ลำธารเหนือลุ่มแม่น้ำปิงมีพื้นที่รวมประมาณ 26,390 ตารางกิโลเมตร เมื่อมีฝนตกภายในพื้นที่ลุ่มน้ำดังกล่าว น้ำที่ไหลอยู่บนผิวดินรวมกับน้ำที่ไหลซึมออกจากดินก็จะไหลลงลำธาร และไหลลงสู่แม่น้ำปิงไปยังอ่างเก็บน้ำของเขื่อนภูมิพล เป็นต้น
