Una línea de investigación es el el eje o tema concreto principal alrededor del cual gira un conjunto de investigaciones, con el objeto de desarrollar y verificar un conjunto de hipótesis alrededor de una teoría, y formar así un corpus de conocimiento amplio y coherente alrededor de un tema que sirva de referencia principal en el área de conocimiento en cuestión. Una línea de investigación incluye además los fines de la investigación y la metodología utilizada habitualmente para su desarrollo.
Una línea de investigación uniforme y regular es fundamental para la constitución de un grupo de investigación productivo, coherente y con perspectiva de futuro, para lo cual se hace necesario una estructura de grupo formal que marque las directrices de esa líneas. Un grupo de investigación puede, no obstante, desarrollar varias líneas de investigación al mismo tiempo, que aunque eventualmente se crucen, deben transcurrir de forma independiente. De este modo, la línea de investigación de un grupo define y valora la trayectoria profesional de sus miembros en el ámbito científico y académico.