Barevná hloubka (též bitová hloubka) je v informatice a grafice pojem, který označuje počet bitů, které jsou použity k reprezentaci barvy jednoho pixelu na obrazovce nebo v digitálním obrázku. Čím větší je barevná hloubka, tím větší počet barev může být reprezentován a tím kvalitnější a přesnější mohou být zobrazeny barevné detaily.
Barevná hloubka může být vyjádřena v různých číslových soustavách, nejčastěji v binární soustavě. Například barevná hloubka 1 bit může reprezentovat pouze 2 různé barvy (obvykle černou a bílou), zatímco barevná hloubka 8 bitů umožní reprezentovat až 256 barev. V současnosti jsou běžné barevné hloubky 16, 24 nebo 32 bitů, což umožňuje reprezentaci milionů až miliard barev.
Barevná hloubka může být důležitá při práci s grafickými aplikacemi, jako jsou například editory obrázků nebo počítačové hry, kde záleží na kvalitě zobrazení barev.