선형대수학에서 퇴플리츠 행렬(Toeplitz行列, 영어: Toeplitz matrix)은 대각선 위의 성분들이 같은 정사각 행렬이다.

퇴플리츠 행렬은 다음 성질을 만족시키는 정사각 행렬 ${\displaystyle M}$이다.

${\displaystyle M_{i,j}=M_{i+1,j+1}\qquad \forall i,j}$

즉, ${\displaystyle n\times n}$ 퇴플리츠 행렬은 다음과 같은 꼴이다.

${\displaystyle M={\begin{pmatrix}a_{0}&a_{-1}&a_{-2}&\ldots &\ldots &a_{-n+1}\\a_{1}&a_{0}&a_{-1}&\ddots &&\vdots \\a_{2}&a_{1}&\ddots &\ddots &\ddots &\vdots \\\vdots &\ddots &\ddots &\ddots &a_{-1}&a_{-2}\\\vdots &&\ddots &a_{1}&a_{0}&a_{-1}\\a_{n-1}&\ldots &\ldots &a_{2}&a_{1}&a_{0}\end{pmatrix}}}$

두 ${\displaystyle n\times n}$ 퇴플리츠 행렬 ${\displaystyle M,M'}$에 대하여, 각종 연산의 계산 복잡도는 다음과 같다.

• 덧셈: ${\displaystyle O(n)}$
• 곱셈: ${\displaystyle O(n^{2})}$
• 연립 일차 방정식 ${\displaystyle Mx=a}$의 해: ${\displaystyle O(n^{2})}$ (레빈슨 재귀 알고리즘)
• 행렬식 ${\displaystyle \det M}$: ${\displaystyle O(n^{2})}$ (레빈슨 재귀 알고리즘)

독일의 수학자 오토 퇴플리츠(독일어: Otto Toeplitz, 1881~1940)가 도입하였다.

• 순환 행렬
• 한켈 행렬

• Weisstein, Eric Wolfgang. “Toeplitz matrix”. 《Wolfram MathWorld》 (영어). Wolfram Research.