Luyện kim khai khoáng là một nhánh của ngành luyện kim liên quan tới những khoa học và công nghệ nhằm sản xuất kim loại và khoáng vật từ nguyên liệu thô như quặng hay vật liệu phế thải. Đây là một ngành khoa học ứng dụng sử dụng mọi quy trình vật lý và hóa học để tạo ra vật liệu chứa khoáng chất hay kim loại, đôi khi trực tiếp tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh, nhưng thường là ở dạng cần được qua các quá trình vật lý khác nằm trong các ngành luyện kim vật lý, gốm cùng các ngành khác thuộc về công nghệ vật liệu.Lĩnh vực luyện kim khai khoáng bao trùm nhiều ngành khác nhau, mỗi ngành gồm một số quá trình vật lý và hóa học khác nhau tạo thành các bước trong quy trình sản xuất ra một loại vật liệu cụ thể. Nhìn chung các chuyên ngành này được phân ra các nhóm xử lý quặng, thủy luyện kim, hỏa luyện kim, điện luyện kim. Sự phân biệt các nhóm này đối với ngành luyện kim khai khoáng là không rõ ràng và nhiều quy trình luyện kim quan trọng trong công nghiệp có sự chồng chéo rõ ràng giữa các lĩnh vực.Cơ sở lý thuyết của luyện kim khai khoáng dựa trên nền tảng của các ngành khoa học cơ bản như vật lý, hóa học và địa lý. Ngoài ra trên thực tế luyện kim khai khoáng gần như luôn sử dụng kiến thức của các ngành khác như hóa phân tích và khoáng vật học.