Peroksidi on yhdiste, joka sisältää kahden happiatomin välisen yksinkertaisen sidoksen. Peroksidiyhdisteet voivat olla epäorgaanisia, jolloin ne koostuvat kationista ja O22−-anionista, tai orgaanisia peroksideja. Peroksideissa happi ilmenee poikkeuksellisesti hapetusluvulla -I, kun yleensä se on yhdisteissä hapetusluvulla -II. Peroksideissa happiatomien välinen kovalenttinen sidos on heikko, ja tämän vuoksi ne ovat voimakkaita hapettimia.
Eräs tunnettu peroksidi on esimerkiksi vetyperoksidi (H2O2). Ionisidoksellisia peroksideja muodostavat lähinnä elektropositiiviset alkali- ja maa-alkalimetallit. Niitä valmistetaan useimmiten metallien ja hapen välisellä reaktiolla. Ionisidokselliset peroksidit ovat voimakkaasti emäksisiä ja veteen liuetessaan ne reagoivat metallihydroksideiksi ja vetyperoksidiksi. Kuumennettaessa peroksidit hajoavat hapeksi ja metallioksidiksi.
Kansanomaisesti peroksidi-sana on tunnettu hiustenvaalennuksessa ja -valkaisussa, joissa käytetään yleensä vetyperoksidia, ja mm. käsitteessä peroksidiblondi.