移位寄存器是一種數字電路，通過級聯多個觸發器來配置，以便數據在電路中移動（移位）。當簡單地指代“移位寄存器”時，它通常指的是數字移位寄存器（而不是模擬移位寄存器）。

移位寄存器根據輸入是串行還是并行而分為四種類型。串行輸入并行輸出類型（Serial-In，Parallel-Out，SIPO）和并行輸入串行輸出類型（Parallel-In，Serial-Out，PISO）用于轉換串行數據和并行數據。還有串行輸入串行輸出類型（SISO）和并行輸入并行輸出類型（PIPO）。還有一個雙向移位寄存器，可以改變移位方向。可以通過互連SISO移位寄存器的輸入和輸出來構造循環移位寄存器。另外，可以配置多維移位寄存器，并且可以執行更復雜的計算。

串行輸入串行輸出（SISO）移位寄存器是最簡單的形式。數據是從輸入端子串行輸入，每個所述觸發時鐘信號被輸入時，觸發器由階段前進階段。此時，輸入數據（位）被放入與輸入連接的xxx觸發器中，并且最終觸發器所保持的數據（位）被輸出并丟失。

觸發器中存儲的數據輸出到“ Q”端子。每個觸發器都保存1位數據，因此，如果使用4個觸發器，它將成為4位寄存器。例如，假定移位寄存器的初始值為0000（即所有插槽均為空）。假定輸入順序為1,1,0,1,0,0,0,0。然后，流程如右表所示。最左邊的列表示更靠近輸入的觸發器。換句話說，這種情況下的輸出為11010000。如果繼續輸入，將以完全相同的順序獲得輸出。

在簡單的SISO移位寄存器中，輸出數據會丟失。還可以配置一個電路，在指定輸入位時保留輸入位串。在這種情況下，移位寄存器的輸出返回到輸入，并且添加了指定用于讀取和寫入的新信號線，以在寫入狀態下用作普通移位寄存器，并在讀取狀態下用作循環移位寄存器。

移位寄存器的最典型應用是串行/并行接口轉換。許多邏輯電路并行處理位串，但串行接口更易于配置。移位寄存器還用作簡單的延遲電路。當多個雙向移位寄存器并聯連接時，可以配置硬件堆棧。

移位寄存器還可用于增加脈沖寬度。與單穩態多諧振蕩器相比，優點是時序不取決于組件的特性，而是需要時鐘信號，并且時序的準確性取決于時鐘周期。

早期的計算機使用移位寄存器進行數據處理。例如，可以通過串行加法器以最少的硬件資源來實現兩個移位寄存器中包含的值的相加。

直到1970年代初，具有數千位的大型串行輸入串行輸出移位寄存器已被用作汞延遲線的替代產品。