生物兵器（せいぶつへいき）とは、細菌やウイルス、あるいはそれらが作り出す毒素などを使用し、人や動物に対して使われる兵器のこと。国際法（ジュネーヴ議定書）で使用が禁止されている。化学兵器と合わせて貧者の核兵器と言われる。
主なところでは天然痘ウイルスや炭疽菌、ボツリヌス毒素などがある。 治療法があって自分の身を守りつつ敵国にダメージを与えられる細菌やウイルスが適しているため、治療法が確立していないものは、あまり生物兵器に適さない。
使用方法は、多種多様であり、砲弾や弾道ミサイルの弾頭に装填する方法、航空機などより噴霧する方法などがある。
なお、SF作品において直接的な戦闘能力を持たせた軍事用の生命体のことを生物兵器と呼称する事がある、動物兵器参照。
またオカルト・都市伝説・陰謀論の世界ではエイズやSARSは人口削減のための生物兵器だといわれている。
核兵器などに比べて簡単に入手ができ（失敗したとはいえ、民間のオウム真理教が炭疽菌を培養して散布した）、与える被害が大きいことや以下の特徴からテロリストなどに使われることが危惧されている。 また、医学や細菌学の研究、生物兵器に対する防御法の研究という建前でひそかに開発が行われていることがある。
核兵器、生物兵器、化学兵器の3つをあわせてNBC兵器もしくはABC兵器と呼ぶが、この中でも生物兵器はもっとも費用対効果に優れるとされる。
核兵器の開発は高度な技術と施設が不可欠であり、化学兵器も兵器として十分な量を製造するためにはそれに伴う規模の施設と原料が必要となる。
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しかし生物兵器の中には、ある程度の知識と技術があれば大がかりな設備が無くても製造することができるものも存在する。反面、使用時の外部条件（例えば気象）に左右される部分が多いことや、与える被害を予測しにくく、その場で効果が現れることもないため、ほかの二つに比べると兵器としては使いにくい。
生物兵器が化学兵器と大きく違うところは細菌兵器を例にすると感染してもすぐには効果が現れず、人から人への感染を起こすことである。
感染の方法、感染力は様々であるが、生物兵器の多くは生物から生物へ感染する。化学兵器は風の影響や、付着していた化学兵器の蒸発による二次被害などがあるものの、基本的に被害は散布された周辺のみにとどまる。
しかし生物兵器は感染者が移動することにより広範囲にわたって影響を及ぼす。特に近年は、丸一日あれば世界のどこにでも行けるほど移動手段が発達しているため、被害は想像以上に大きくなる可能性がある。
特にテロに使用されやすいとするもう一つの理由は潜伏期間の問題で、感染してから数日たってから発病するため、感染経路の特定が難しく、その間に実行犯は国外などへの逃走が可能となる。