En nationalsang eller nationalmelodi er en fædrelandssindet sang eller et musikstykke, som skal symbolisere landet ved officielle eller folkelige begivenheder. En nationalsang kan være formelt anerkendt af myndighederne i et land, eller uden formel anerkendelse være i anvendelse som nationalsang.
Med udviklingen af nationalstater op igennem det 19. og 20. århundrede har de fleste lande valgt en nationalsang, som gerne synges sammen med andre sange i den nationale sangskat.
Nationalsange anvendes ved officielle lejligheder som statsoverhoveders besøg i andre lande og i forbindelse med sportsarrangementer, hvor deltagernes landes nationalsange enten spilles eller synges, før den sportslige del af arrangementet begynder, eller hvor den vindende deltagers nationalsang spilles i forbindelse med præmieoverrækkelsen. I nogle lande synges nationalsangen i skoler, før undervisningen begynder.
I en del lande findes også regionale nationalsange, hvor delstater eller andre subnationale enheder har deres egne officielle eller uofficielle nationalsange. Tilsvarende findes der også internationale organisationer, fx EU, der har en nationalsang.
Nationalsange har ofte form af hymner eller marcher. I Latinamerika bruges normalt mere operaagtige stykker. Enkelte lande bruger en fanfare.
Hvis nationalsangen har mere end ét vers, er det almindeligt, at man kun synger det første (i Tyskland dog det tredje). Den gennemsnitlige varighed af en nationalsang er ca. ét minut. I lande, hvor der er mere end ét officielt sprog, findes der normalt en version på hvert af de officielle sprog, såsom i Belgien, Finland, Schweiz og Sydafrika. Der findes flere eksempler på lande med fælles nationalmelodi. Eksempelvis har Finland og Estland nationalmelodien til fælles, mens nationalsangene har hver sin tekst. Der er ligeledes flere lande, som anvender den samme melodi som Storbritannien, men med forskellig tekst.