Een wachtrij is een rij waar elementen aan kunnen worden toegevoegd en elementen uit kunnen worden weggenomen, zodanig dat wegnemen van een element altijd aan de andere kant gebeurt dan toevoegen. Met andere woorden: wie het langst in de rij staat wordt het eerst geholpen (FIFO-principe).
In winkels wordt de klanten bij binnenkomst vaak gevraagd een nummer te trekken. Hierdoor wordt op een onafhankelijk manier vastgelegd in welke volgorde de klanten zullen worden geholpen. Een fysieke rij is in een dergelijk geval niet noodzakelijk.
Wachtrijen worden bestudeerd in de wachtrijtheorie, een onderdeel van de stochastiek. Daarnaast zijn wachtrijen belangrijk als datastructuur en abstract datatype in de informatica, die ze echter meestal met hun Engelse naam queue aanduidt.