Une diffusion élastique (ou collision élastique) est une interaction au cours de laquelle la quantité d'énergie cinétique entre deux corps est conservée.
Elle peut être imagée par la collision de deux boules de billard (si on considère que la boule qui est frappée par la première n'absorbe pas d'énergie par échauffement).
En physique des particules, la diffusion élastique des photons sur les électrons a été découverte par Arthur Compton en 1923, elle est appelée diffusion Compton (ou effet Compton).
Par ailleurs, la diffusion élastique est l'une des principales interactions des neutrons avec les noyaux d'atomes.