Misi pengembalian sampel adalah sebuah misi pesawat ruang angkasa dengan tujuan mengumpulkan dan kembali dengan sampel nyata dari lokasi luar angkasa ke Bumi untuk dianalisis. Misi pengembalian sampel dapat membawa kembali hanya atom dan molekul atau deposit senyawa kompleks seperti material lepas ("tanah") dan batuan.
Sampel ini dapat diperoleh dalam berbagai cara, termasuk dari rangkaian pengumpul yang digunakan untuk menangkap partikel angin matahari atau puing-puing komet, tanah dan penggalian batu, pertambangan, dan cara lain yang mungkin untuk mengambil sampel di lingkungan.
