ในคณิตศาสตร์ เวกเตอร์หนึ่งหน่วย (อังกฤษ: unit vector) คือ เวกเตอร์ที่มีความยาวเท่ากับ 1 เวกเตอร์หนึ่งหน่วยมักเขียนโดยใช้สัญลักษณ์ "หมวก" กำกับไว้บนตัวอักษร เช่น i ^ {\displaystyle {\hat {i}}} ในปริภูมิแบบยุคลิด ผลคูณจุดของเวกเตอร์หนึ่งหน่วยสองเวกเตอร์มีค่าเท่ากับค่าโคไซน์ของมุมระหว่างเวกเตอร์ทั้งสองอนึ่ง เมื่อ u {\displaystyle u} เป็นเวกเตอร์ที่มีความยาวไม่เป็นศูนย์ใดๆ เรานิยามเวกเตอร์หนึ่งหน่วยของ u {\displaystyle u} เขียนแทนด้วยสัญลักษณ์ u ^ {\displaystyle {\hat {u}}} ว่าเป็นเวกเตอร์ที่มีทิศทางเดียวกับ u {\displaystyle u} และมีความยาวเท่ากับ 1 กล่าวคือเพื่อความสะดวก เรามักจะกำหนดให้สมาชิกของฐานหลักต่างๆ เป็นเวกเตอร์หนึ่งหน่วย ในระบบพิกัดคาร์ทีเซียน 3 มิติ ฐานหลักที่นิยมใช้คือเวกเตอร์หนึ่งหน่วยสามเวกเตอร์ที่มีทิศทางตามแกน x {\displaystyle x} , y {\displaystyle y} , และ z {\displaystyle z} ซึ่งแทนด้วยสัญลักษณ์ i ^ {\displaystyle {\hat {i}}} , j ^ {\displaystyle {\hat {j}}} , และ k ^ {\displaystyle {\hat {k}}} ตามลำดับ กล่าวคืออย่างไรก็ดี สัญลักษณ์ i {\displaystyle \mathbf {i} } , j {\displaystyle \mathbf {j} } , และ k {\displaystyle \mathbf {k} } เป็นที่นิยมใช้แทนเวกเตอร์หนึ่งหน่วยสามเวกเตอร์ข้างต้นมากกว่าในระบบพิกัดอื่นๆ เช่น พิกัดเชิงขั้ว หรือพิกัดทรงกลม จะใช้เวกเตอร์หนึ่งหน่วยที่แตกต่างกันไป