존재하는 사물과 사물 간의 관계 및 여러 개념을 컴퓨터가 처리할 수 있는 형태로 표현하는 것.
어떤 일정 범위에서 사용되는 단어들의 개념, 특성, 연관 관계 등을 표현하여 단어에 대한 일반적 지식이 명시적으로 드러나고, 단어 간 관계 정의를 통해 문장의 의미를 파악할 수 있다. 스탠포드 대학의 그루버(Thomas A. Gruber) 교수는 온톨로지를 ‘일반적으로 개념화된 것을 형식적으로 명백하게 기술하는 명세(an explicit formal specification of a shared conceptualization)’라고 정의하였다(1992).
온톨로지는 인공 지능(AI), 시맨틱 웹(semantic web), 자연어 처리(NLP: Natural Language Processing), 문헌정보학 등 여러 분야에서 지식 처리, 공유, 재사용 등에 활용된다.

온톨로지는 사물의 본질, 존재의 근본 원리를 사유나 직관에 의하여 탐구하는 형이상학(Metaphysics)의 한 분야인 존재론(ontology)을 기반으로 실재(reality)에 대한 정확한 이해를 추구하는 철학에서 유래한다.
※ 1613년 고클레니우스(Rudolf Goclenius)가 ‘존재의 보다 일반적 속성을 탐구하는 이론’에 존재론(ontologia)이라는 이름을 붙였다.
온톨로지를 정보 시스템에 사용하게 된 것은 1980년대 인공 지능(AI) 연구자들이 AI 구축의 핵심 요소로 지식 공학(knwledge engineering)을 연구하면서다. 
온톨로지는 클래스(class, 또는 개념[concept]), 인스턴스(instance, 또는 indivisual), 속성(property), 관계(relation) 등의 구성 요소로 표현된다. 클래스는 사물의 개념(concept), 즉 범주(category)를, 인스턴스는 개별 요소인 실체(entity)를 뜻한다. 속성은 클래스와 인스턴스의 특성(feature)을 나타내며, 관계는 클래스 및 인스턴스 간의 관계성을 표현한다. 예를 들어, ‘평창’ 인스턴스는 ‘2018년 동계 올림픽 개최’라는 속성으로 ‘올림픽’ 클래스와 관계를 맺는다. 따라서 ‘올림픽’을 검색하면 ‘평창’이 연관 검색어로 나온다.
특정 범주의 온톨로지를 구축하는 방법론을 연구하는 학문을 ‘온톨로지 공학(ontology engineering)’이라 한다. 소프트웨어 응용 프로그램, 비즈니스 거래에서 용어나 클래스 등에 대한 의미 해석이 달라 발생할 수 있는 상호 운영성 문제를 예방할 수 있다.
온톨로지 작성에 사용되는 대표적인 언어로, 웹상의 정보 처리에 사용되는 웹 온톨로지 언어(OWL: Web Ontology Language)와 형태 제약 언어(SHACL: Shapes Constraint Language), 비즈니스 정보 거래에 사용되는 확장성 비즈니스 보고 언어(XBRL: eXtensible Business Reporting Language), 지식 기반 시스템(knowledge-based system)에서 정보를 공유하고 재사용하는 데 쓰이는 지식 교환 형식(KIF: Knowledge Interchange Format) 언어와 술어 논리 기반의 공통 논리(CL: Common Logic, ISO/IEC 24707) 언어 등이 있다.