האנליזה הממשית (Real analysis) היא תחום באנליזה מתמטית העוסק במחקר של פונקציות ממשיות. אלו פונקציות המקבלות ערכים ממשיים ומחזירות ערכים ממשיים, כדוגמת או ובאופן כללי כל פונקציה מהצורה כאשר U ו-V תתי קבוצות של (או כולו)
ברמה הבסיסית של המחקר, מסתפקים בחשבון הדיפרנציאלי והאינטגרלי לטיפול בפונקציות ממשיות, אך ניתן לתת דוגמאות בהן כלים של האנליזה האלמנטרית כושלים. למשל, אם נתייחס לפונקציה:
פונקציה זו, שנקראת פונקציית דיריכלה בעלת תכונות מיוחדות, אחת מהן היא שהפונקציה אינה רציפה באף אחת מנקודות הישר וכמו כן אין אפשרות לחשב את ערך האינטגרל שלה בקטע . אך חקירת פונקציה זו אינה שונה מחקירתה של כל פונקציה אחרת, ולכן קם הצורך לפתח כלים מתקדמים יותר בהשוואה לאינטגרל רימן למשל.
במסגרת האנליזה הממשית מתקבלת הרחבה של מושג האינטגרל והנגזרת - כך שיהיו שימושיים עבור פונקציות ממשיות כדוגמת פונקציית דיריכלה, או פונקציית המדרגות של קנטור. בהתבסס על תאוריה של תורת המידה מוגדר אינטגרל לבג שהוא מאבני היסוד של האנליזה הממשית המודרנית.