Heteroaatom on orgaanilise ühendi molekulis esinev mis tahes muu elemendi aatom peale süsiniku ja vesiniku. Tavaliselt kasutatakse heteroaatomi mõistet kitsamas tähenduses, pidades silmas heteroaatomit, mis asendab süsiniku aatomit keemilise ühendi põhiskeletis olevate süsiniku aatomite vahel. Kõige sagedamini esinevad heteroaatomid on lämmastiku, hapniku, väävel, fosfori, boori, vismuti ja arseeni aatomid. Ühes molekulis võib olla ka mitu heteroaatomit.
Tsüklilisi ühendeid, mille tsüklis esineb heteroaatom, nimetatakse heterotsüklilisteks ühenditeks. Nende seas on näiteks furaan, tiofeen, pürrool, püridiin ja bensopüridiin.