Tunneleffekt bezeichnet den Effekt der Quantentheorie, dass ein Teilchen Bereiche überwinden kann, in denen es aus energetischen Gründen nicht sein kann. Anschaulich gesprochen: "Ein Teilchen leiht sich für kurze Zeit ein bisschen Energie, hüpft damit über einen Berg und gibt danach die Energie wieder zurück." Dieses 'Ausleihen' von Energie wird durch die Heisenbergsche Unschärferelation beschrieben.
Eine andere, gleichwertige Betrachtungsweise geht von der Schrödingergleichung aus, einer Welle, die angibt, wo sich ein Teilchen aufhalten kann. Diese Welle überlappt den verbotenen Bereich, so dass das Teilchen plötzlich auf der anderen Seite auftauchen kann.
Wie die meisten Effekte der Quantentheorie spielt auch der Tunneleffekt nur bei extrem kurzen Distanzen eine Rolle.
Beispiele: Auf dem Tunneleffekt beruht der radioaktive Zerfall von Urankernen. Nach der klassischen Theorie dürften Urankerne gar nicht zerfallen. Dennoch kommt es immer wieder vor, dass Alphateilchen aus einem Urankernen herausfliegen. Mit Heisenbergs Unbestimmtheitsrelation ist dieser Effekt leicht zu erklären. Die Alphateilchen 'leihen' sich die nötige Energie, um durch die 'Wand' des Urankernes hindurch zu tunneln. Danach aber brauchen sie die Energie nicht mehr und können sie 'wieder zurückgeben'. Auch beim Rastertunnelmikroskop, bei der Tunneldiode und beim Josephson-Kontakt wird der Tunneleffekt ausgenützt.