วิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือ วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (อังกฤษ: Computer science) เป็นศาสตร์เกี่ยวกับการศึกษาค้นคว้าทฤษฎีการคำนวณสำหรับคอมพิวเตอร์ และทฤษฎีการประมวลผลสารสนเทศ ทั้งด้านซอฟต์แวร์ ฮาร์ดแวร์ และ เครือข่าย ซึ่งวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นประกอบด้วยหลายหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับคอมพิวเตอร์ ตั้งแต่ระดับนามธรรม หรือความคิดเชิงทฤษฎี เช่น การวิเคราะห์และสังเคราะห์ขั้นตอนวิธี ไปจนถึงระดับรูปธรรม เช่น ทฤษฎีภาษาโปรแกรม ทฤษฎีการพัฒนาซอฟต์แวร์ ทฤษฎีฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ และ ทฤษฎีเครือข่าย
ในแง่ของศาสตร์เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์นั้น วิทยาการคอมพิวเตอร์เป็นหนึ่งในห้าสาขาวิชาคอมพิวเตอร์ ซึ่งประกอบด้วย สาขาวิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือวิทยาศาสตรคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ สาขาวิศวกรรมซอฟต์แวร์ สาขาเทคโนโลยีสารสนเทศ หรือเทคโนโลยีสารสนเทศและการสือสาร และ สาขาคอมพิวเตอร์ธุรกิจ หรือ ระบบสารสนเทศทางธุรกิจ
คำว่า วิทยาการคอมพิวเตอร์ มีความหมายเทียบเท่ากับคำในภาษาอังกฤษ คือ computer science (หรือในสหราชอาณาจักร นิยมใช้คำว่า computing science โดยมีความหมายต่างกันเล็กน้อย)
คำที่ใช้ในภาษาฝรั่งเศสคือ Informatique จาก "information" (สารสนเทศ) และ "automatique" (อัตโนมัติ) บัญญัติโดย Philippe Dreyfus ในปี พ.ศ. 2505 (ค.ศ. 1962) ซึ่งคำในภาษาอิตาลี Informatica และภาษาสเปน Inform?tica ก็มีที่มาจากคำในภาษาฝรั่งเศสคำนี้ ส่วนคำที่ใช้ในภาษาเยอรมันคือ Informatik ซึ่งก็ดูคล้ายกัน และมีรากจากคำทั้งสองเหมือนกัน แต่ได้ถูกบัญญัติใช้ในเยอรมันมาตั้งแต่ปี พ.ศ. 2500 (ค.ศ. 1957) และเมื่อไม่นานมานี้ ในภาษาอังกฤษเอง ก็ได้มีการใช้คำว่า informatics ซึ่งก็มาจากรากเดียวกัน แต่มักใช้หมายความถึง information science (สารสนเทศศาสตร์) หรือในบางครั้งใช้แทนคำว่า computer science (หรือ computing science) แต่กินความหมายที่กว้างไปกว่าคอมพิวเตอร์หรือเครื่องจักร โดยรวมถึงการคำนวณและสารสนเทศในธรรมชาติด้วย
คำว่า "computer science" แต่เดิมในภาษาไทยเรียกทับศัพท์ว่า "คอมพิวเตอร์ไซแอนส์" โดยเป็นชื่อของหน่วยงานหนึ่งของจุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ซึ่งเป็นหน่วยงานแรกในประเทศไทยที่สอนวิชาวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ ต่อมาได้ย้ายมาเป็นภาควิชาวิศวกรรมคอมพิวเตอร์ สังกัดคณะวิศวกรรมศาสตร์ และยังคงหลักสูตรวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์มหาบัณฑิตไว้ ซึ่งเป็นหลักสูตรเดียวในประเทศที่ใช้คำว่า "วิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์" ส่วนหน่วยงานที่เปิดสอนวิชานี้ในระดับปริญญาตรีแห่งแรกในประเทศไทยคือ สาขาศาสตร์คอมพิวเตอร์ (ชื่อเดิม) คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ ซึ่งสาเหตุที่เดิมเรียกว่า "ศาสตร์คอมพิวเตอร์" เนื่องจากคำว่า "ไซน์" ในความหมายนี้คือ "ศาสตร์" เช่นเดียวกับใน สังคมศาสตร์ หรือ โซเชียลไซน์ (social science)
วิทยาการคอมพิวเตอร์คือการศึกษาแนวคิด และทำการพิสูจน์อย่างมีแบบแผนเพื่ออธิบายระบบและกระบวนการขั้นตอนทำงานของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์ดิจิตัลอื่น ๆ วัตถุประสงค์ของวิทยาการคอมพิวเตอร์นั้นไม่ต่างจากวิทยาศาสตร์สาขาอื่น คือ เพื่อให้ทฤษฎีที่เกิดขึ้นในสาขาวิชาถูกนำมาใช้ในการสร้างอุปกรณ์และนวัตกรรมที่ใช้ได้ในสถานการณ์จริง ซึ่งอาจนำมาสู่ระบบใหม่ ๆ ที่รองรับการศึกษาและวิเคราะห์เพื่อต่อยอดในสาขาวิชาต่อไป
วิทยาการคณนา (Computational Science) เป็นศาสตร์ด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ผสมผสานกับการนำคณิตศาสตร์ไปใช้จำลองและแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพ การคำนวณที่แม่นยำและรวดเร็วทำให้สามารถนำผลลัพธ์ไปใช้ประโยชน์ได้ทันการในการพัฒนาเศรษฐกิจ สังคม และสิ่งแวดล้อมที่ต้องการเทคโนโลยีขั้นสูง
วิทยาการคอมพิวเตอร์ หรือศาสตร์คอมพิวเตอร์มีความสัมพันธ์กับสาขาอื่น ๆ อีกหลายศาสตร์ ถึงแม้ว่าในแต่ละศาสตร์ จะครอบคลุมเนื้อหาที่เหมือนกันอยู่อย่างเห็นได้ชัด แต่ว่าแต่ละศาสตร์ หรือสาขาก็จะมีลักษณะสำคัญ และระดับของการศึกษ การวิจัย และการประยุกต์ใช้แตกต่างกันไปจากสาขาอื่น ๆ
