质子衰变（Proton decay），在粒子物理学上，是一个假设的放射性衰变，这假设预言了质子在衰变的时候，会变成更轻的次原子粒子，通常是中性π介子和正电子。

质子衰变从未被证实，至今仍没有证据显示质子衰变的可能。

在标准模型理论中，质子是重子的一种，理论上它是稳定的，因质子的重子数是大致守恒。即质子不会以摄动的形式衰变成其他粒子，因为质子已经是最轻的（因而也是最低能量的）重子。一些超出标准模型理论范畴的大统一理论（GUTs）明确地否定了重子数的对称性，允许质子经由X玻色子而衰变。质子衰变是各式提议的 GUTs 中少数可观察的一种。现时，所有试图观察这个衰变的实验无一成功。