Rozmaitość różniczkowa – rozmaitość topologiczna, której parametryzacje otwartych podzbiorów pokrywających w sumie całą rozmaitość są funkcjami klasy co najmniej C1 posiadającą nieosobliwą różniczkę w każdym punkcie dziedziny. Parametryzacje te tworzą atlas. Bez założenia wielości map w atlasie, wiele rozmaitości nie mogłoby być rozmaitościami różniczkowymi, np. kula, dla której nie istnieje globalna i gładka parametryzacja.
Zbiór
jest rozmaitością różniczkową (klasy C1), gdy:
istnieje w
otwarte otoczenie
oraz zbiór otwarty
i
taki, że
jest klasy C1 i
.Funkcję α nazywamy mapą rozmaitości, zaś α − 1 jej parametryzacją.
Część autorów, w tym Andrzej Birkholc w swej "Analizie wielu zmiennych" homeomorfizm o powyższych własnościach nazywa uogólnionym dyfeomorfizmem, czy też raczej po prostu dyfeomorfizmem rozszerzejąc w ten sposób jego definicję.
W definicji można zażądać wyższej gładkości rozmaitości poprzez zastąpienie klasy C1 funkcji inną. Rozmaitością różniczkową klasy Cr nazywamy rozmaitość, której mapa jest funkcją klasy Cr dla
. Rozmaitość topologiczna jest rozmaitością różniczkową klasy C0, z kolei rozmaitością analityczną nazywa się rozmaitość klasy Cω.