בית ספר תיכון (מכונה גםחטיבה עליונה או בראשי תיבותחט"ע) הוא השלב העליון במערכת החינוך הבסיסית הניתנת לילדים ולנוער במדינות רבות בעולם. לימודים שלאחר שלב זה נערכים במערכתההשכלה הגבוהה וההכשרה המקצועית.
בעולם מקובלות חלוקות שונות של בתי ספר תיכוניים. החל בגימנסיה מולבית הספר הריאלי(אנ') או המתמטי – חלוקה שבה לומדים בגימנסיה בעיקר מקצועות הומניים ובבית הספר הריאלי מקצועות מתמטיים. דרך מוסד להכשרה טכנולוגית הנקרא לעיתיםטכניקום. חלוקה על פי צורת הבעלות (פרטי מול ציבורי) וחלוקה על פי הזיקה למוסדות להשכלה גבוהה (בתי ספר מכינים או מכינה).
המסלול העיוני בבית הספר התיכון מסתיים בבחינות הבגרות, שהעומדים בהן בהצלחה זכאים לתעודת בגרות. במסלול הטכנולוגי בבית הספר התיכון יכול התלמיד להיבחן במקצועות בעלי חלקים טכנולוגיים. מסלול נוסף הוא המסלול המקצועי, שבו בנוסף ללימודים העיוניים לומד התלמיד מקצוע.
בית הספר התיכון התקיים בארץ ישראל, כחלק מהחינוך הפורמלי, בתחילה במסגרת בת 8 שנים החל מכיתה ה' שהמשיכה את לימודי בית הספר העממי שהסתיימו בכיתה ד' (זוהי גם הסיבה ההיסטורית לכך שתלמידי כיתות י, י"א ו-י"ב נקראים "שישיסטים", "שביעיסטים" ו"שמיניסטים" בהתאמה). מאוחר יותר, אחרי הרחבת לימודי החינם ל-6 שנים הייתה תקופה קצרה שבה בית הספר התיכון החל בכיתה ז', ובתקופה מאוחרת יותר הגיעו התלמידים לבית הספר התיכון אחר 8 שנים של לימוד בבית הספר היסודי (כיתות א' עד ח'), למסגרת לימוד בת 4 שנים (כיתות ט' עד י"ב).
במסגרתרפורמה במערכת החינוך, שהחלה בשנת1968, הוקמו בהדרגהחטיבות הביניים (כיתות ז' עד ט'), וחטיבה עליונה בת שלוש כיתות (כיתות י' עד י"ב). מרבית בתי הספר התיכוניים פועלים במתכונת החדשה, אך יש הממשיכים לפעול במתכונת הארבע-שנתית. "בית ספר שש-שנתי" או "בית ספר על-יסודי" הוא כינוי לבית ספר הכולל בתוכו חטיבה עליונה וחטיבת ביניים, כלומר 6 שנות לימוד.
בתי הספר התיכוניים הם לעיתים עיוניים בלבד,מקצועיים/טכנולוגיים בלבד,חקלאיים בלבד, או בתי ספר מקיפים, הכוללים מגמות עיוניות ומגמות טכנולוגיות גם יחד.
הלימודים בבית ספר תיכון ניתנים כיום במסגרתו שלחוק לימוד חובה, אך בשנת1949, עם חקיקתו של חוק זה, נקבע בו לימוד חובה בכיתות א' - ח' בלבד. בהתאם לכך, הלימודים בכיתות אלה ניתנים בבתי ספר שלמשרד החינוך, ואילו בתי ספר תיכוניים הם בדרך כלל בבעלות הרשויות המקומיות, ולעיתים בבעלות של רשתות המפעילות בתי ספר כאלה (כגון רשת "אורט ישראל", או רשת "קבוצת תיכון תל אביב"), או בבעלות שלעמותה המפעילה בית ספר יחיד או בתי-ספר בודדים (כגון "גימנסיה הרצליה" או "בית הספר הריאלי העברי בחיפה").
המאפיין העיקרי שמבדל את בית הספר התיכון מבתי הספר היסודי ומחטיבת הביניים הוא החלוקה למגמות לימוד. לתלמידי בית הספר התיכון מוצעים מסלולי לימוד אחדים וכל תלמיד בוחר את המסלול המועדף עליו. מסלולים אלה, הקרויים מגמות, הם למשל, מגמת פיזיקה, מגמת ספרות, מגמת קולנוע וכדומה, לכל בית ספר מבחר מגמות משלו. יש מגמות הנלמדות בבתי ספר רבים, ויש הנלמדות בבתי ספר מעטים. ההבחנה בין המגמות מתבטאת במידת ההעמקה בלימוד נושאים מסוימים, העמקה הנמדדת במספר יחידות הלימוד לבחינת הבגרות.מתמטיקה, למשל, נלמדת במגמות הריאליות בהיקף של 5 יחידות לימוד (רמת ההעמקה הגבוהה ביותר), 4 יחידות לימוד או 3, וכך גם לגביאנגלית. במהלך השנים הופחת השימוש במינוח מגמות וכיום התלמידים יכולים לבחור בשילובי מקצועות או "אשכולות" לימוד.
