数学において、記号 φ との合成作用素（ごうせいさようそ、英: composition operator）Cφ とは、 という決まりによって定義される線型作用素のことを言う。ここで f ∘ φ は合成写像を意味する。圏論の用語を用いると、合成作用素とは、可測函数の空間上の引き戻しである。したがって引き戻しがの随伴となるのと同様に、合成作用素は転送作用素の随伴となる。すなわち合成作用素はである。 合成作用素の研究は AMS category 47B33 によりカバーされている。