Metallografie (auch Metallographie oder Gefügelehre) ist die Aufklärung sowie qualitative und quantitative Beschreibung des Gefüges metallischer Werkstoffe mit Hilfe mikroskopischer Verfahren. Sie stellt damit eine Disziplin der Metallkunde dar. Die Tätigkeit wird von einem Metallographen ausgeübt.
Um das Gefüge im Mikroskop zu erkennen, muss das Material präpariert werden. Kenntnisse der Eigenschaften und der Verarbeitung eines Metalles sind wichtig, um Fehler bei der Präparation und Gefügebeurteilung zu vermeiden.
Aufgrund der zunehmenden Anzahl von Verbundwerkstoffen sowie des Aufkommens neuer oder weiterentwickelter Werkstoffe (Keramik/Metall-Systeme, Metall/Kunststoff-Systeme etc.) wird mittlerweile die Bezeichnung Materialografie bevorzugt.
Eingesetzt wird die Metallografie/Materialografie vielfach in Qualitätssicherung und Schadensfallanalytik sowie in Forschung und Entwicklung.