Dalitzův graf je grafické znázornění výsledků používaných v částicové fyzice k analýze rozpadu částic na tři další částice. Tento diagram zavedl do použití Richard Dalitz v roce 1953 při zvažování rozpadů mezonů K.
Kinematiku rozpadů tří těles lze plně popsat pomocí pouhých dvou proměnných. Tradičně je Dalitzův diagram dvourozměrný diagram, podél jehož os je vynesena hmotnost dvou různých párů částic z rozpadu. Pokud se například určitá částice A rozpadne na tři částice 1, 2 a 3, pak Dalitzův diagram pro tento rozpad je dvourozměrný histogram, kde m² 12 je vyneseno podél osy X a m² 23 je vyneseno podél osy Y osa . Pokud je rozpad skutečně skutečným rozpadem tří těles, pak by rozložení událostí na Dalitzově diagramu mělo být jednotné. Obvykle však dochází k tříčásticovým rozpadům za účasti rezonancí, to znamená, že částice se rozpadá na rezonanci a detekovanou částici a rezonance se zase rozpadá na další dvě částice. V tomto případě nabývá rozložení událostí na Dalitzově diagramu v podstatě nehomogenní strukturu se zvýšenou koncentrací událostí v oblasti invariantních hmotností rezonancí, které se shodují s hmotností. Dalitzův diagram je vhodný nástroj pro studium dynamiky rozpadů tří těles. Tato technika může být také přizpůsobena ke studiu čtyřčásticových rozpadů.