三甲基硅基团（简写：TMS），是有机化学中的一种官能团。该基团由三个甲基连线于一个硅原子组成，即：[−Si(CH₃)₃]，硅原子可连于分子中的其他基团。这个基团的特点是具有一定的化学惰性且具有较大的分子体积，这些特性使得其在化学中具有广泛的套用。

一个三甲基硅基再连线一个甲基上可形成四甲基硅烷，同样简写为TMS。

带有三甲基硅基的化合物在自然界并不常见，化学家常使用一种三甲基硅化试剂进行一些非挥发化合物的衍生化，如一些醇、苯酚或羧酸类化合物。这类衍生化反应利用三甲基硅基取代化合物中羟基上的氢原子，以这种方式可在分子上引入三甲基硅氧基团[−O-Si(CH₃)₃]，反应中的常用试剂如：三甲基氯硅烷和二(三甲基硅基)醯胺。三甲基硅基团在分子上的引入，通常使分子具有更易挥发的倾向，从而分子更易被气相色谱法或质谱所检测。如菜籽固醇相关文献中就提及了其三甲基硅衍生化的反应。

三甲基硅基连线于反应物分子中的特定官能团，通常可在化学合成或一些化学反应中充当暂时的保护基。常用TMSCl 引入TMS保护基，脱除保护基则一般使用TBAF脱除TMS基团。

在色谱法中，于键合固定相上使用三甲基硅基通过硅醇进行衍生化，被称为封端（Endcapping）。

在核磁共振波谱法中，化合物中的三甲基硅基团的原子信号出现的位置常与四甲基硅烷的出峰信号相近（0ppm附近）。其他的一些化合物，如高温硅胶活塞用润滑脂，其含有的聚硅氧树脂在NMR波谱中的化学位移可显示出：与硅原子相连的甲基信号在四甲基硅烷的标準峰信号附近，如在CDCl3溶剂中出峰位置为0.07ppm。

在化学合成中，一些活泼分子可以通过进行大位阻的三甲基硅基的衍生化而稳定，从而被分离纯化，如在正四面体烷衍生物的合成中的套用。