Le lancer de rayon (anglais : ray tracing) est une technique de rendu en synthèse d'image simulant le parcours inverse de la lumière : on calcule les éclairages de la caméra vers les objets, puis vers les lumières, alors que la lumière va de la scène vers l'œil.

Cette technique reproduit les phénomènes physiques que sont la réflexion et la réfraction. Une mise en œuvre naïve du lancer de rayon ne peut rendre compte d'autres phénomènes optiques tels que les caustiques (taches lumineuses créées à l'aide d'une lentille convergente par exemple) et la dispersion lumineuse (la radiosité s'attaque à ce problème).

En revanche, contrairement à d'autres algorithmes de synthèse d'image, elle permet de définir mathématiquement les objets à représenter et non pas seulement par une multitude de facettes.