เพศสัมพันธ์นอกสมรส (อังกฤษ: extramarital sex) เกิดขึ้นเมื่อบุคคลที่สมรสแล้วมีกิจกรรมทางเพศกับบุคคลอื่นนอกจากคู่สมรสของตน ในอีกแง่หนึ่งอาจรวมถึงการที่คนโสดคนหนึ่งมีเพศสัมพันธ์กับผู้สมรสแล้ว ส่วนในแง่ศาสนายังอาจตีความในมุมมองที่สามว่ารวมถึงกิจกรรมทางเพศของบุคคลที่ไม่มีความสัมพันธ์กันในทางสมรสเมื่อเพศสัมพันธ์นอกสมรสฝ่าฝืนบรรทัดฐานทางเพศ ก็มักเรียกว่า ชู้ (adultery, คือ เพศสัมพัสธ์ระหว่างบุคคลที่สมรสแล้วกับบุคคลอื่นนอกเหนือจากคู่สมรส), การล่วงประเวณี (fornication, คือ การลักลอบได้เสียก่อนแต่งงาน), หรือการนอกใจ (infidelity หรือ philandery) คำเหล่านี้อาจมีผลทางศีลธรรมหรือศาสนาทั้งในกฎหมายศาสนาหรือกฎหมายบ้านเมือง