Diferentseerimisoperaator on matemaatikas diferentsiaaloperaator D, mis seab ühe (või mitme) muutuja funktsioonile vastavusse selle funktsiooni tuletise (või osatuletise).
Ühe muutuja funktsioonile mõjuv diferentseerimisoperaator D on defineeritud kui
Kasutatakse ka tähistust
Mitme muutuja funktsioonide korral tuleb täpsustada, millise argumendi suhtes tuletis võetakse. Diferentseerimisoperaatorit tähistatakse sel juhul , kus tähistab muutujat, mille suhtes tuletis võetakse. on defineeritud järgmiselt:
Osatuletise võtmise operaatori jaoks kasutatakse veel järgmiseid tähistusi: