Ekstremofilai – organizmai, dažniausiai vienaląsčiai, kurie gyvena ekstremaliomis aplinkos sąlygomis, kokios būtų netinkamos daugumai mezofilinių sausumos organizmų gyvenimui.
Dauguma ekstremofilų yra vienaląsčiai mikroorganizmai (pvz., archėjos ir bakterijos). Nors dažniausiai ekstremofilai tapatinami su archėjomis, tarp pastarųjų yra daug mezofilų, kaip ir daug ekstremofilų tarp bakterijų. Ne visi ekstremofilai taip pat yra vienaląsčiai, pvz., Pompėjos kirminas, psichrofilai Grylloblattodea vabzdžiai, Euphausia superba (Antarktidos vėžiagyvis), Tardigrada tipo atstovai.