Modeemi (modulaattori/demodulaattori) on laite, joka moduloi digitaalisen signaalin analogiselle siirtotielle ja myös palauttaa (demoduloi) analogisesta signaalista digitaalisen signaalin. Modeemeja käytetään siirrettäessä tietoa esimerkiksi puhelinlinjoilla tai radioteitse (esimerkiksi matkapuhelimet, langattomat lähiverkot, Bluetooth-laitteet). Nykyään yhä useampi laite sisältää modeemin ja joissain laitteissa niitä voi olla monta, esimerkiksi useaa eri tietoliikennestandardia tukevassa matkapuhelimessa tai tietokoneessa.
Sanaa modeemi käytetään välillä virheellisesti kaupallisessa viestinnässä kodin verkkoyhteyden osana käytettävistä laitteista, jotka ovat todellisuudessa esimerkiksi reitittimiä, eivätkä sisällä varsinaisia modeemin toimintoja.