Studnia kwantowa – studnia potencjału powodująca ograniczenie przestrzenne cząstek w pewnym obszarze poprzez bariery potencjału. W zależności od kształtu funkcji potencjału, istnieją różne rodzaje studni kwantowych. Najczęściej jako poglądowy model rozważa się jednowymiarową studnię potencjału lub studnię o symetrii sferycznej. Przykładem studni potencjału o symetrii sferycznej jest potencjał kulombowski jądra atomowego.
Cząstka w studni kwantowej nie może posiadać dowolnej energii. Oznacza to, że poziomy energetyczne cząstki w studni potencjału są skwantowane.
Jednowymiarowa nieskończona studnia kwantowa thumb|Nieskończona studnia kwantowa Nieskończona studnia kwantowa jest obiektem teoretycznym. Potencjał bariery jest nieskończony, czyli cząstka nawet o dowolnie dużej energii nie może opuścić studni. Funkcja falowa takiej cząstki zeruje się na ściankach studni, co daje warunek brzegowy w równaniu Schrödingera.