超材料（來自希臘語μετ? meta，意思是超越或之后，拉丁語materia，意思是物質或材料）是任何被設計成具有自然發生的材料所沒有的特性的材料。它們是多種元素的組合，由金屬和塑料等復合材料制成。這些材料通常以重復的模式排列，其規模小于它們所影響的現象的波長。超材料的特性不是來自基礎材料的特性，而是來自其新設計的結構。它們的精確形狀、幾何形狀、大小、方向和排列使它們具有能夠操縱電磁波的智能特性：通過阻擋、吸收、增強或彎曲電磁波，以實現超越傳統材料所能實現的好處。

適當設計的超材料可以影響電磁輻射波或聲音的方式，這在大宗材料中是觀察不到的。那些在特定波長下表現出負折射率的材料一直是相當多的研究重點。這些材料被稱為負指數超材料。

超材料的潛在應用是多種多樣的，包括光學過濾器、醫療設備、遠程航空航天應用、傳感器檢測和基礎設施監測、智能太陽能管理、激光、人群控制、雷達罩、高頻戰場通信和高增益天線的透鏡、改進的超聲波傳感器，甚至屏蔽地震的結構。超材料提供了創造超級透鏡的潛力。這種透鏡可以實現低于衍射極限的成像，即傳統透鏡數值孔徑NA和照明波長λ所能達到的最小分辨率d=λ/(2NA)。亞波長光學超材料與光學記錄介質集成后，可用于實現高于衍射極限的光學數據密度。使用梯度指數材料展示了一種 "隱形 "的形式。聲學和地震超材料也是研究的領域。

超材料研究是跨學科的，涉及電氣工程、電磁學、經典光學、固態物理、微波和天線工程、光電子學、材料科學、納米科學和半導體工程等領域。

對操縱電磁波的人工材料的探索始于19世紀末。一些最早的結構可以被認為是超材料，由Jagadish Chandra Bose研究，他在1898年研究了具有手性的物質。卡爾-費迪南德-林德曼在二十世紀初研究了作為人工手性介質的金屬螺旋與波的相互作用。

20世紀40年代末，AT&T貝爾實驗室的溫斯頓-E-柯克開發了具有與超材料類似特性的材料。在20世紀50年代和60年代，人造電介質被研究用于輕型微波天線。在20世紀80年代和90年代，微波雷達吸收器被研究用于人工手性電介質的應用。

負指數材料在1967年由Victor Veselago首次從理論上描述。他證明了這種材料可以傳輸光。他表明，相位速度可以與Poynting矢量的方向反平行。這與自然發生的材料中的波的傳播相反。

1995年，John M. Guerra制造了一個具有50納米線條和空間的亞波長透明光柵（后來被稱為光子超材料），然后將其與標準油浸式顯微鏡物鏡（這種組合后來被稱為超級透鏡）耦合，以分辨硅片中同樣具有50納米線條和空間的光柵。這種超分辨率圖像是在空氣中以650納米的波長照明實現的。

2000年，約翰-彭德利是xxx個發現制造左手超材料的實用方法的人，這種材料不遵循右手規則。這樣的材料允許電磁波傳遞能量（有一個群速度），與它的相位速度相反。

Pendry/的想法是，沿著波的方向排列的金屬線可以提供一個負的介電常數（介電函數ε < 0）。自然材料（如鐵電）顯示出負的介電常數；挑戰是實現負的滲透率（μ < 0）。1999年，Pendry證明了一個分裂的環（C形），其軸線沿著波的傳播方向放置可以做到這一點。在同一篇論文中，他展示了一個由導線和環組成的周期性陣列可以產生負的折射率。Pendry還提出了一個相關的負滲透率設計，即瑞士卷。

2000年，大衛-R-史密斯等人報告了通過水平堆疊、周期性堆疊分裂環諧振器來實驗證明電磁超材料的功能。