Bioelektrochemia, elektrochemia biologiczna (grec. βιολογικών ηλεκτροχημεία) – dziedzina nauki z pogranicza chemii i biologii badająca biologiczne procesy przebiegające z przeniesieniem ładunku (procesy redoks, transport jonowy) oraz wykorzystująca metody elektrochemiczne do poznawania lub odtwarzania innych zjawisk i procesów w układach biologicznych.Do pierwszej grupy zagadnień należą: badania procesów enzymatycznych, przenoszenie elektronów i protonów w organizmach żywych, transport ładunku przez membrany biologiczne, przekazywanie impulsów nerwowych, przetwarzanie i magazynowanie energii, zrozumienie biologicznych funkcji elektroaktywnych cząsteczek, np. metaloprotein, wymaga poznania ich potencjałów redoks oraz określenia dostępnych stopni utlenienia jonu centralnego.
Drugą grupę obejmują elektrochemiczne badania tzw. układów biomimetycznych – syntetycznych i półsyntetycznych związków chemicznych naśladujących układy funkcjonujące w organizmach żywych. Stosowane w bioelektrochemii techniki elektrochemiczne to: