Gravitacijska leća je astronomski fenomen koji se promatra kada masivni objekt, poput nakupine galaksija ili crne rupe, savija svjetlost iz vrlo udaljenog izvora svjetlosti, kao što je kvazar (mlada i svijetla galaksija). To se događa zbog gravitacijskog savijanja prostor-vremena koji je prvi opisao Albert Einstein u svojoj općoj teoriji relativnosti. Zove se gravitacijska leća po analogiji s konvencionalnom lećom. I jedno i drugo može savijati svjetlost, ali u ovom slučaju mehanizam je vrlo različit – umjesto savijanja svjetlosti pomoću zakrivljene materije, u ovom slučaju se sam prostor-vrijeme zakrivljuje.
Gravitacijsko leće može uzrokovati pojavu udaljenih kvazara na mjestima gdje zapravo ne postoje. Budući da je svjetlost savijena u gravitacijskom zdencu masivnog objekta, prividna lokacija odstupa od stvarne lokacije. Gravitacijske leće također mogu uzrokovati pojavu više slika kvazara na nebu – svjetlost se savija oko masivnog objekta u oba smjera, stvarajući tako višestruku sliku. “Twin Quasar” Q0597+561, također poznat kao Old Faithful, prvi je potvrđeni objekt koji se dvaput pojavio na nebu zbog efekta gravitacijske leće. Svaka slika kvazara je na nebu odvojena za 6 stupnjeva. Iako je Fritz Zwicky 1937. pretpostavio da skupovi galaksija mogu djelovati kao gravitacijske leće, tek 1979. je učinak potvrđen promatranjem.
Postoje tri vrste gravitacijskih leća. Postoji jaka leća, gdje su vidljiva lako vidljiva izobličenja, poput Einsteinovih prstenova, više slika ili lukova. Ovo su najrjeđe gravitacijske leće. Zatim postoji slabo leće, koje se može otkriti samo opsežnom statističkom analizom polja zvijezda i galaksija. Ovaj oblik leće otkriva se kao lagano rastezanje prema središtu leće. Posljednje je mikrolečenje, koje je prilično rijetko, ali se pokazalo najkorisnijim za astronomska proučavanja. Mikrolensing se manifestira kao male promjene u svjetlini obližnjih (unutar naše galaksije) objekata uzrokovane zvjezdanim lećama. Razlikovanje pravog mikrolećenja od promjena sjaja zvijezda zbog drugih razloga (promjenjive zvijezde, nove, itd.) može biti izazovno.