Związki metaloorganiczne – organiczne związki chemiczne, zawierające przynajmniej jedno wiązanie kowalencyjne pomiędzy atomem metalu i atomem węgla grupy organicznej. Do związków metaloorganicznych nie zalicza się związków zawierających wyłącznie ligandy nieorganiczne (np. CO i CN), ani związków, w których nie występuje wyraźne wiązanie metal-węgiel. Np. tetraetyloołów Pb(C2H5)4 i dimetylortęć Hg(CH3)2 są związkami metaloorganicznymi, natomiast nie są nimi np. etanolan sodu C2H5ONa (brak wiązania Na−C), hem (zawiera wiązanie Fe−N, a nie Fe−C) i pentakarbonylek żelaza Fe(CO)5 (brak grupy organicznej). Do pierwiastków tworzących związki metaloorganiczne zalicza się oprócz typowych metali także półmetale i niemetale o niskiej elektroujemności (np. bor, krzem, arsen itp.).
Związki metaloorganiczne składają się z centrum metalicznego, którym może być jeden bądź kilka atomów metalu, oraz z otaczających to centrum ligandów, którymi mogą być pojedyncze atomy niemetalu oraz rozmaite grupy organiczne i nieorganiczne.
Związki metaloorganiczne niezwykle rzadko występują w naturze.