I matematikken er en σ-algebra (eller en sigma-algebra; sigma er et græsk bogstav) i en mængde X en ikketom samling, Σ, af delmængder af X, der er lukket under komplementdannelse og tællelig forening af samlingens elementer.
Hvis for eksempel X={a, b, c, d}, kunne en σ-algebra være Σ = { ∅, {a, b}, {c, d}, {a, b, c, d} }.
Begrebet bruges primært i definitionen af mål på X og er vigtigt i matematisk analyse og sandsynlighedsteori.