Przepływ wielofazowy – w mechanice płynów równoczesny przepływ materiałów o dwóch lub więcej fazach termodynamicznych. Praktycznie wszystkie techniki przetwarzania, od kawitacji w pompach i turbinach po produkcję papieru i tworzyw sztucznych, pociągają za sobą pewną formę przepływu wielofazowego. Przepływ taki jest również powszechny w wielu zjawiskach naturalnych.
Fazy mogą składać się z tej samej substancji chemicznej (np. przepływ wody i pary wodnej) lub z kilku różnych substancji (np. przepływ oleju i wody). Faza nazywana jest ciągłą, jeśli zajmuje połączony ciągły obszar albo rozproszoną, jeżeli stanowi oddzielone od siebie fragmenty przestrzeni. Faza ciągła może być gazowa lub ciekła, natomiast faza rozproszona może składać się z ciała stałego, cieczy lub gazu.
Deszcz, śnieg, mgła, lawina, błoto, transport osadów, erupcja wulkanu, gejzer i rumowisko rzeczne to przykłady przepływu wielofazowego. W przypadku transportu osadów w rzekach zawieszone cząstki stanowią fazę rozproszona i przemieszczają się wraz z wodą, która pełni rolę płynnej fazy ciągłej. Z przykładami przepływu wielofazowego na mniejszą skalę można spotkać się w strukturach porowatych. Prawo Darcy'ego dla przepływów wielofazowych umożliwia obliczanie objętościowego natężenia przepływu przez porowate media, takie jak przepływ wód gruntowych przez skały. Wewnątrz organizmów żywych również natrafić można na przykłady przepływów wielofazowych, takie jak przepływ krwi (osocze jest fazą ciągłą, a czerwone krwinki tworzą rozproszoną fazę stałą) albo przepływy w przewodzie pokarmowym (stałe cząstki pokarmu zanurzone w sokach trawiennych).
Szacuje się, że połowa produkcji w nowoczesnym społeczeństwie przemysłowym opiera się na procesach z udziałem przepływów wielofazowych. Typowym przykładem jest złoże fluidalne, czyli nisko emisyjna metoda spalania paliw stałych, w której dzięki kontrolowanemu przepływowi sprężonego powietrza, rozdrobniona substancja stała zachowuje się jak płyn. Dalsze przykłady obejmują przepływ pęcherzyków pary wodnej w układach chłodzenia w reaktorach jądrowych, przepływ cząstek gazu w komorach spalania i przepływ zawiesiny włókien w przemyśle celulozowo-papierniczym. W przemyśle petrochemicznym przepływ wielofazowy przyjmuje postać jednoczesnego przepływu oleju, wody i gazu.