พอลิออกโซเมทัลเลต (อังกฤษ: polyoxometalate สัญลักษณ์ย่อ POM) เป็นไอออนลบหลายอะตอม (polyatomic ion) ที่ประกอบด้วยอะตอมของโลหะสามอะตอมหรือมากกว่าสร้างพันธะเชื่อมกันโดยผ่านอะตอมออกซิเจนโดยเป็นโครงสร้างโดดเดี่ยวหรือโครงสร้างแบบ 0 มิติ [1],[2],[3]ส่วนมากจะเป็นไอออนลบออกซี (oxyanion) โลหะแทรนซิชัน โลหะที่เกิดเป็นพอลิออกโซเมทัลเลตมักจะเป็นธาตุหมู่ 5-6 ของตารางธาตุ (V, Nb, Mo, W) ที่มีสถานะออกซิเดชันสูงๆ ส่วนมากแล้วพอลิออกโซเมทัลเลตจะเป็นไอออนลบที่มีสมบัติทางแม่เหล็กเป็นไดอะแมกเนติก เมื่อเป็นสารประกอบหรืออยู่ในรูปสารละลายส่วนมากจะไม่มีสีหรือมีสีส้ม สามารถแบ่งกลุ่มพอลิออกโซเมทัลเลตได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่ตามชนิดของธาตุองค์ประกอบ ได้แก่ ไอโซพอลิออกโซเมทัลเลต (isopolymetallates) ที่ประกอบด้วยโลหะเพียงชนิดเดียวในโครงสร้าง และ เฮเทอโรพอลิออกโซเมทัลเลต (heterpolymetalates)ที่ประกอบด้วยโลหะมากกว่า 1 ชนิดหรือมีธาตุอโลหะอื่นๆอยู่ในโครงสร้างด้วย