Szereg homologiczny – zbiór związków chemicznych o zbliżonej budowie chemicznej i własnościach, które daje się zapisać wspólnym wzorem sumarycznym. Przykładem szeregu homologicznego są liniowe alkany, które różnią się między sobą tylko liczbą grup -CH2- i które można zapisać ogólnym wzorem sumarycznym: CnH2n+2[1].
Poszczególne związki z tego zbioru są nazywane homologami. Wzory sumaryczne wszystkich związków tworzących jeden szereg homologiczny daje się zapisać w formie ogólnej, w której występuje zmienna określająca liczbę grup metylenowych.
Często w szeregach homologicznych węglowodorów nierozgałęzionych kilka pierwszych związków w szeregu ma nazwy zwyczajowe np. w przypadku alkanów, alkenów i alkinów cztery pierwsze. W następnych rdzeń nazwy pochodzi od liczebników greckich lub łacińskich oznaczających liczbę atomów węgla w cząsteczce.
Szeregi homologiczne istnieją także dla innych klas prostych związków organicznych, np. alkoholi, aldehydów i kwasów karboksylowych.