差分信号是一种信号传输技术。传统的传输方法使用一根信号线传输信号，一根地线接地。差分信号需要在两根线上都传输信号，且两个信号振幅相同，相位相反，这样的信号就是差分信号。
使用差分信号传输的好处是，只要传输正负信号的两根线在物理上是紧密耦合在一起的，那么它们受到的外界干扰产生噪声就是相同的。在接收端，接收器只要将正负信号相减，就可以抵消共模噪声，得到正确的传输信号。
这就要求在电路板上，差分信号传输的走线必须是等长、等宽、紧密靠近、且位于同一层面的两根线，因此通常使用双绞线来进行传输。在通讯过程中噪声一般来自外界天气或其它元器件的电磁干扰，如果传输过程中两根线使用双绞线的方式缠绕在一起，那么通过电磁学原理两根线的振幅是相同的，两根线缠绕在一起磁场会集中，一旦产生噪声那么两根线的电流都会受到同样的影响，所以即便产生噪声最终被进行减法计算时结果不会变，两根线所受噪声干扰是同步的。
差分信号传输已经广泛应用于USB、HDMI、以太网、CAN等传输协议中。