旋臂（ spiral arm ），旋涡星系内年轻亮星、亮星云和其他天体形成的螺线形带状结构。这种螺线形带称为旋臂，是旋涡星系外形的主要特征。旋臂按其形态的规整程度分为12类。有两条长而对称旋臂的星系被归为第12类，然后规整程度逐次下降，直到零碎而不对称的第1类。旋臂主要由星族Ⅰ的明亮的早型恒星构成。旋臂中除恒星外，还含有星际气体和尘埃，旋臂的前部（按旋转中的前进方向）往往还存在一暗黑的尘埃窄条。旋臂中还可观测到许多电离氢区。银河系有两条或者更多的旋臂，用光学方法可观测到两条旋臂的一部分，用射电方法则可观测到更多的部分（英仙臂、猎户臂、人马臂和三千秒差距臂等）。旋臂结构的实质可用密度波理论来解释。这种理论认为，星系中央棒形结构的存在或近邻星系的潮汐力易于使星系盘物质产生螺线形密度波动。这种密度波的图案与物质旋转速度不一致。当星际物质进入高密区的引力势阱时，突然的压缩会触发恒星形成，这些明亮的新生恒星就作为示踪物勾勒出螺线形的旋臂。另一种观点认为，前一代恒星演化晚期超新星爆发产生的激波，会触发周围星际物质中的恒星形成，这些新一代恒星演化晚期超新星爆发产生的激波，又会触发周围星际物质中下一代的恒星形成。这种以自传播方式形成的新生恒星也能在自转的星系中产生旋臂。