Polirytmia (gr. polýs = liczny i gr. rhythmós = rytm) – zjawisko muzyczne polegające na występowaniu różnych struktur rytmicznych w jednocześnie brzmiących przebiegach poszczególnych instrumentów lub głosów. Istotne jest jednakowe metrum wszystkich partii; w przeciwnym razie zjawisko nazywa się polimetrią. Niemiecki muzykolog Hugo Riemann wyróżnił trzy typy polirytmii:
Polirytmia występuje powszechnie w muzyce od późnego średniowiecza.