旋轉矩陣（英語：Rotation matrix）是在乘以一個向量的時候有改變向量的方向但不改變大小的效果并保持了手性的矩陣。旋轉矩陣不包括點反演，點反演可以改變手性，也就是把右手坐標系改變成左手坐標系或反之。所有旋轉加上反演形成了正交矩陣的集合。旋轉可分為主動旋轉與被動旋轉。主動旋轉是指將向量逆時針圍繞旋轉軸所做出的旋轉。被動旋轉是對坐標軸本身進行的逆時針旋轉，它相當于主動旋轉的逆操作。

　　旋轉矩陣的原理在數學上涉及到的是一種組合設計：覆蓋設計。而覆蓋設計，填裝設計，斯坦納系，t-設計都是離散數學中的組合優(yōu)化問題。它們解決的是如何組合集合中的元素以達到某種特定的要求。