Powłoka walencyjna - ostatnia, najdalej odsunięta od jądra powłoka elektronowa atomu. Elektrony na niej są najsłabiej związane z atomem i mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań chemicznych. Elektrony niżej leżące zazwyczaj nie mogą uczestniczyć w tworzeniu wiązań, choć są od tego liczne wyjątki.
Pojęcie to powstało w czasach obowiązywania modelu Bohra atomu. Współcześnie wiadomo już, że w wielu przypadkach w wiązaniach chemicznych uczestniczą nie tyle elektrony z powłoki walencyjnej lecz raczej z tzw. orbitali frontalnych, które nie zawsze opisują elektrony z ostatniej powłoki elektronowej. Szczególnie, w przypadku związków koordynacyjnych metali przejściowych i lantanowców często zdarza się, że w tworzeniu wiązań chemicznych uczestniczą też elektrony formalnie leżące na niższych powłokach elektronowych.