Tutkimusongelma on tietyssä tutkimuksessa vastattavaksi asetettu ja otettu, tutkimuksen aiheesta jonkin näkökulman kannalta tarkoituksenmukaisesti rajattu käsiteltävä kokonaisuus, josta tuotetaan tietoa. Tieteellisessä tutkimuksessa on toivottavaa, että tuotettu tieto olisi uutta.[1] Tutkimusongelma voi olla luonteeltaan kuvaileva tai kysymyksen muotoinen tai se voi esittää hypoteesin, jota tutkimuksessa testataan.[2] Siitä käytetään myös hieman eri näkökohtia painottavia nimityksiä tutkimuskysymys[3] ja tutkimustehtävä. Tarkasti rajattu tutkimusongelma voidaan käsittää suppeammaksi kuin yleisemmin määritelty tutkimustehtävä[4]. Kaikki eivät käytä mitään mainituista käsitteistä. Esimerkiksi Jari Metsämuuronen käyttää laadullisen tutkimuksen kohdetta kuvatessaan käsitettä tutkimusaihe. Tutkimusaihetta lähestytään tietyn metodologian kautta.[5]
Tutkimusta tai sitä koskevaa suunnitelmaa raportoitaessa tutkimusongelma esitellään yleensä johdannossa. Johdanto antaa lukijalle tarpeelliset tiedot tutkimusongelman taustasta ja keskeisistä ominaisuuksista.[6]