In matematica, una funzione vettoriale è una funzione di variabile reale che assume valori nel prodotto cartesiano . Una funzione di questo tipo è identificata da una n-upla di funzioni reali fi(x), in cui ognuna rappresenta la dipendenza dell'i-esima componente del vettore immagine dall'argomento. Il dominio può a sua volta essere a una o più dimensioni.
Ad esempio, una funzione dai reali verso i vettori bidimensionali può essere indicata come:
o, utilizzando la notazione dei versori,
in cui f1 e f2 sono funzioni .
Il dominio di una funzione vettoriale è l'intersezione dei domini delle n funzioni reali.