在一个n阶方阵(或是n阶 行列式 )中，从左上角到右下角这一斜线上的n个元素的位置，叫做n阶方阵(或行列式)的主对角线。主对角线的元素满足位置的行 索引 和列索引 相等 。如果一个矩阵的主对角线以外的元素全为0，这样的矩阵就称作 对角矩阵 。而主对角线元素的和，即为矩阵的迹数。
矩阵
一个n阶方阵的主对角线为所有第k行第k列元素的全体， ，即从左上到右下的一条斜线。
与之相对应的称为副 对角线 或次对角线，为所有第k行第 列元素的全体，即从右上到左下的一条斜线。
不止是在n阶方阵中，在比和比例中也常有出现主对角线和副对角线。例如: 这时，从左上到右下连一条线与之相重，便有了一条主对角线。相反，若从右上连接至左下，又有了副对角线。这和第一段中提到的是同一个道理。
对于非方阵的主对角线的计算方法是：先找出该矩阵的对称线（主对角线方向），即为主对角线。与主对角线平行。往上为第1条、第2条、、、第n条，往下为第 条、 条、、、第 条。
主对角线为第0条 对角线 。
对于 的矩阵
若 , 则主对角线之和
若 ，则主对角线之和
反对角线
另一种对角线则称作反对角线、反向对角线或次对角线。一个n×n 方块矩阵 B的反对角线则是收集所有满足i+j=n+1的元素。也就是从右上角到左下角的对角线。