Обертоновий ряд (натуральний, або гармонічний, ряд) — фундаментальне акустичне явище: майже кожен музичний звук насправді складається не з однієї частоти, а з основного тону та цілої низки тихіших призвуків — обертонів, — що звучать над ним за строго визначеною природною закономірністю.
Саме співвідношення й гучність цих обертонів визначають тембр — неповторне «забарвлення» звука, за яким ми відрізняємо скрипку від флейти чи один голос від іншого. Обертоновий ряд лежить і в основі гармонії: перші, найсильніші обертони утворюють октаву, квінту й терцію — найконсонантніші інтервали. На цьому явищі побудована й гра на «натуральних» інструментах без клапанів (ріжок, військова труба) та на українській обертоновій флейті тилинці, де звукоряд утворюють передуванням і затулянням або відтулянням пальцем цівки.
