Gravitacinis lęšis yra astronominis reiškinys, stebimas, kai masyvus objektas, pavyzdžiui, galaktikų spiečius ar juodoji skylė, lenkia šviesą iš labai tolimo šviesos šaltinio, pavyzdžiui, kvazaro (jaunos ir ryškios galaktikos). Taip atsitinka dėl gravitacinio erdvės laiko deformacijos, kurią pirmą kartą aprašė Albertas Einšteinas savo bendrojoje reliatyvumo teorijoje. Jis vadinamas gravitaciniu lęšiu pagal analogiją su įprastiniu lęšiu. Abu gali sulenkti šviesą, tačiau šiuo atveju mechanizmas yra labai skirtingas – o ne lenkti šviesą naudojant kreivąją medžiagą, šiuo atveju išlenkiamas pats erdvėlaikis.
Dėl gravitacinių lęšių tolimi kvazarai gali atsirasti tose vietose, kur jų iš tikrųjų nėra. Kadangi šviesa yra sulenkta masyvaus objekto gravitacijos šulinyje, matoma vieta skiriasi nuo tikrosios vietos. Dėl gravitacinių lęšių danguje taip pat gali pasirodyti keli kvazaro vaizdai – šviesa aplink masyvų objektą sulenkiama į abi puses, taip sukuriant daugialypį vaizdą. „Twin Quasar“ Q0597+561, dar žinomas kaip Old Faithful, yra pirmasis patvirtintas objektas, du kartus pasirodęs danguje dėl gravitacinio lęšio efekto. Kiekvieną kvazaro atvaizdą danguje skiria 6 laipsniai. Nors Fritzas Zwicky postulavo, kad galaktikų spiečiai gali veikti kaip gravitaciniai lęšiai 1937 m., tik 1979 m. šis efektas buvo patvirtintas stebėjimais.
Yra trijų tipų gravitaciniai lęšiai. Yra stiprus objektyvas, kuriame matomi lengvai matomi iškraipymai, pvz., Einšteino žiedai, keli vaizdai ar lankai. Tai yra rečiausias gravitacinis lęšis. Tada yra silpnas objektyvas, kurį galima atskleisti tik atlikus išsamią žvaigždžių ir galaktikų laukų statistinę analizę. Ši lęšių forma atsiskleidžia kaip nedidelis tempimas link objektyvo centro. Paskutinis yra mikrolęšiavimas, kuris yra gana retas, tačiau pasirodė esąs naudingiausias astronominiams tyrimams. Mikroobjektyvas pasireiškia nedideliais netoliese esančių (mūsų galaktikos) objektų šviesumo pokyčiais, kuriuos sukelia žvaigždžių lęšiai. Atskirti tikrąjį mikrolęšį nuo žvaigždžių šviesumo pokyčių dėl kitų priežasčių (kintamų žvaigždžių, novų ir kt.) gali būti sudėtinga.