Una sorgente ultraluminosa di raggi X (ULX dall'inglese Ultraluminous X-ray source) è una sorgente astronomica di raggi X che è meno luminosa di un nucleo galattico attivo ma è più costantemente luminosa di qualsiasi processo stellare noto (oltre 1×1039 erg/s, o 1×1032 watt), supponendo che si irradi isotropicamente (allo stesso modo in tutte le direzioni).
Generalmente è presente circa una ULX per ciascuna delle galassie che le ospitano, ma alcune galassie ne contengono di più. La Via Lattea non sembra contenere ULX. L'interesse principale per le ULX deriva dalla loro luminosità che supera la luminosità di Eddington delle stelle di neutroni e persino dei buchi neri stellari. Non è noto ciò che alimenta le ULX; i modelli includono l'emissione di radiazioni a fascio da parte di oggetti di massa stellare, l'accrescimento di buchi neri di massa intermedia e l'emissione super-Eddington.