形状优化（shape optimization），理学-力学-计算力学-计算固体力学-结构优化问题，在特定的设计区域内，在保持初始拓扑形式不变的前提下，寻求最佳的边界和几何形状，以改善结构特性的方法。其重要特征是在整个形状优化设计过程中，结构拓扑形式不可改变，而边界可改动。形状优化的研究起步比尺寸优化稍晚。早期的形状优化开始于桁架结构的设计。1968年，C.A.康奈尔提出一种有运动极限的序列线性规划算法用于求解使结构性能最优的杆件面积和节点坐标。19世纪70年代初，N.L.彼得森以杆件截面积和节点坐标为设计变量，先后提出了单工况下平面桁架的形状优化方法和多工况下空间桁架的形状优化方法。1973年，O.C.辛克维奇和J.S.坎贝尔利用有限元将连续体结构离散化，并将有限元单元节点坐标作为设计变量，首次实现了连续体结构的形状优化。在此之后，许多新的形状优化方法不断涌现出来。计算机科学技术的进步也推动了形状优化技术的发展。相对于尺寸优化而言，形状优化既可改变结构组件的尺寸，也可改变结构边界的形状。