Hemmelig afstemning (eller hemmeligt valg) er en valg- og afstemningsform, der anses for et fundament i et demokrati,^[1] og som indebærer, at stemmeafgivelsen sker på en sådan måde, at det ikke efterfølgende er muligt at sammenholde en afgiven stemme med en bestemt vælger. Formålet er dels at beskytte vælgeren mod intimidering og repressalier (valgtryk), der kan følge af afsløring af den afgivne stemme, dels at forhindre stemmekøb, idet en køber ikke vil kunne vide, om sælgeren reelt stemmer anderledes. Afstemningen foretages typisk på stemmesedler i en stemmeboks, og visse steder i udlandet anvendes stemmemaskiner.^[2] Et eksempel på en hemmelig afstemningsmetode er ballotering.

I Danmark blev hemmelig afstemning indført i 1901.^[3] Indtil da foregik folketingsvalg ved åben afstemning, enten ved håndsoprækning blandt de fremmødte vælgere på valgstedet eller ved navnlig afstemning, hvor hver enkelt vælgers stemmeafgivelse blev noteret ud for hans navn på valglisten. Det var frem til indførelsen af hemmelig afstemning den herskende opfattelse, at vælgerne åbent måtte vedkende sig deres politiske ståsted. Der er imidlertid ingen tvivl om, at denne praksis gennem mange år førte til repressalier og valgtryk, særligt mod personer, der stemte på Bondevennerne, senere Venstre, og Socialdemokratiet. Hemmelig afstemning blev først gennemført, da Venstre havde opnået tilstrækkelig styrke til selv at kunne udøve repressalier over for vælgere, der stemte på Højre.^[2]

I dag anvendes hemmelig afstemning i Danmark ved Folketingsvalg, kommunalvalg og regionsrådsvalg. Også til menighedsrådsvalg er der hemmelig afstemning (dog med undtagelse af 2008-valget, hvor vælgerne havde mulighed for at brevstemme med digital signatur, hvorved hemmeligheden ikke kan garanteres). I mange foreninger kan der desuden kræves hemmelige valg ved personvalg og lignende. At valg af Folketingets medlemmer foregår ved hemmelige valg, fremgår direkte af Grundlovens § 31, stk. 1.