Harhaluulo eli ajatusharha (deluusio) on todellisuutta koskeva käsitys tai ajatus, jota henkilö pitää totena, vaikka se on todistettavasti epätosi.[1] Ajatusharha perustuu henkilön virhepäätelmiin, eikä sitä voida horjuttaa järkiperusteilla.[2] Harhaluulo ei sellaisenaan kuitenkaan muodosta sairautta.
Ajatusharhoja ilmenee usein psykooseissa. Henkilön ei kuitenkaan katsota olevan harhaluuloinen esimerkiksi sellaisten uskonnollisten käsitystensä perusteella, jotka voidaan nähdä päähänpinttyminä. Uudet, aiemmasta henkilökohtaisesta näkemyksestä poikkeavat asiat voivat olla henkilölle niin voimakas kokemus tai järkytys, että hänelle tulee pakkomielle alkaa "saarnata" niistä.
Sen sijaan jos aikuinen henkilö on itse keksinyt todeksi väittämänsä vakuuttelun, niin voidaan jo katsoa olevan kysymyksessä hoitoa vaativa vaiva. Toisaalta kyseessä voi olla henkilön rakentama salaliittoteoria tai muu totena pitämänsä selitys pienille tai suurille tapahtumille.