In der Werkstoffmechanik bezeichnet Spannung (σ, τ) die auf eine Bezugfläche bezogene innere Kraftverteilung in einem festen Körper, typischerweise angegeben in Pascal (Pa). Man unterscheidet Normalspannungen (σ), die senkrecht zur Fläche wirken, und Schubspannungen (τ), die tangential wirken. Mathematisch wird der lokale Spannungszustand durch den zweitenordentlichen Spannungstensor beschrieben, dessen Hauptspannungen und -richtungen zentral für die Beurteilung von Festigkeit und Versagensmechanismen sind.

Spannungen entstehen durch äußere mechanische Lasten, Temperaturgradienten, Phasenumwandlungen, mechanische Bearbeitung oder Eigenspannungsquellen wie plastische Inhomogenitäten. Eigenspannungen bzw. Restspannungen sind nach Entlastung von Außenlasten im Bauteil verbleibende Spannungen. Sie können ohne makroskopische Deformation vorliegen und haben erheblichen Einfluss auf Dauerfestigkeit, Rissausbreitung und Maßstabilität. Thermische Spannungen resultieren aus behinderten thermischen Dehnungen infolge inhomogener Temperaturfelder oder unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten in Verbunden.

Die kritische aufgelöste Scherspannung beschreibt denjenigen Schubspannungsanteil auf einer bestimmten Gleitebene und -richtung, der zum Einsetzen der plastischen Verformung führt und damit mikromechanisch die makroskopische Fließspannung bestimmt. Spannungsüberhöhungen (Kerbwirkungen) treten an geometrischen Unstetigkeiten auf und sind für die Betriebsfestigkeit entscheidend.

Die Charakterisierung des Spannungszustands erfolgt experimentell u. a. durch Restspannungsanalyse (Röntgenbeugung, Neutronen- oder Synchrotronbeugung, Bohrlochmethode) sowie numerisch mittels Finite-Elemente-Methoden. Ein präzises Verständnis von Spannungen und Spannungszuständen ist Grundlage für die Auslegung, Lebensdauerbewertung und Schadensanalyse von Bauteilen.