Với hàm số nhiều biến f(x,y,z,…), đạo hàm riêng theo x là
∂x∂f=limh→0hf(x+h,y,…)−f(x,y,…),
coi tất cả các biến còn lại là hằng số. Ký hiệu: ∂ (chữ "d" tròn, đọc là "del") phân biệt với đạo hàm toàn phần.
Ví dụ: f(x,y)=x2y+3y. Khi đó ∂x∂f=2xy (coi y là hằng số) và ∂y∂f=x2+3.
Đạo hàm riêng là nền tảng của giải tích nhiều biến. Gradient ∇f=(∂f/∂x,∂f/∂y,…) chỉ theo hướng tăng nhanh nhất — đây là cơ sở của hạ gradient trong học máy. Phương trình đạo hàm riêng mô hình hóa nhiệt, sóng, chất lỏng, điện từ và cơ học lượng tử.