หลุมยุบ (อังกฤษ: sinkhole) คือ ธรณีพิบัติภัยประเภทหนึ่ง ที่มีลักษณะพื้นผิวพังทลายเป็นหลุม ซึ่งเกิดจากหินตะกอนที่มีองค์ประกอบทางเคมีจำพวกคาร์บอเนต เช่น หินปูน ชั้นเกลือ หรือ หินตามธรรมชาติที่สามารถถูกละลายด้วยน้ำ ซึ่งเมื่อเกิดการไหลเวียนของน้ำใต้ดิน จะทำให้หินใต้ดินดังกล่าวละลาย เกิดช่องว่างใต้ดินขึ้น จนถึงจุดๆหนึ่งที่บริเวณพื้นผิวมีน้ำหนักมากเกินไป จะทำให้เกิดการถล่ม เกิดเป็นหลุมยุบ
หลุมยุบปรากฏและพบมากในหลายๆ รัฐของประเทศอเมริกา เช่น ฟลอริดา เท็กซัส อลับามา เคนตักกี้ และเพนซิวาเนีย เป็นต้น
สาเหตุการเกิดหลุมยุบ ไม่จำเป็นต้องเกิดจากธรรมชาติเท่านั้น อาจจะจากการกระทำของมนุษย์ได้ เช่น การใช้งานที่ดินทางด้านชลประทานหรือการสูบน้ำ เพื่อการก่อสร้างและพัฒนา หรือมีการก่อสร้างและส่งผลกระทบทำให้เกิดการเปลี่ยนทางน้ำ หรือระบบทางน้ำธรรมชาติใหม่ หรือ มีการปล่อยน้ำจากโรงงานอุตสาหรรม ซึ่งจากที่กล่าวมาทำให้เกิดหลุมยุบได้ หรือการบรรทุกของที่หนักเกินไป ถนนที่รถบรรทุกวิ่งผ่านมากๆ ย่อมทำให้เกิดหลุมยุบได้เร็วยิ่งขึ้น
หลุมยุบจากธรรมชาติส่วนใหญ่เกิดจากกระบวนการละลายของชั้นหินด้วยสารละลายที่เป็นกรดหรือน้ำฝนที่เป็นกรดไหลซึมลงใต้ดิน เมื่อหินจำพวกคาร์บอเนต เช่น หินปูน หินโดโลไมต์ ทำปฏิกิริยากับน้ำสารละลายกรดก็จะเกิดการละลายกลายเป็นโพรงหรือช่องว่างใต้ผิวดิน
