Kleinova fľaša je dvojrozmerný geometrický útvar v štvorrozmernom priestore, ktorý neohraničuje žiadnu časť tohto priestoru. Nie je možné rozhodnúť, ktorý bod priestoru je vonku a ktorý vnútri. Táto vlastnosť sa v topológii nazýva neorientovateľnosť. Ďalšou zvláštnosťou je, že táto plocha má iba jeden povrch.
Je pomenovaná po nemeckom matematikovi Felixovi Kleinovi, ktorý ju v roku 1882 ako prvý opísal.