国家导弹防御系统（英文：National Missile Defense System，缩写NMD）是一个军事战略和联合的系统用于在整个国家范围抵挡外来的洲际弹道导弹。

国家导弹防御系统主要由五个部分组成：①预警卫星。发展中的“天基红外系统”预警卫星正取代已经使用的“国防支援计划”预警卫星。“天基红外系统”预警卫星主要由采用红外传感器的2颗部署在大椭圆轨道和4颗部署在地球静止轨道的高轨道卫星，以及24颗采用红外和可见光传感器的低轨道卫星组成预警卫星星座，大大提高预警的准确性和及时性，为地基拦截弹提供超视距制导，增加拦截弹的防御区域。②改进的预警雷达。探测、跟踪和统计弹道导弹在初始弹道的单个目标物体，提高地基雷达的探测能力，使其尽早发射和在更大的空域作战。③X波段地基雷达。属国家导弹防御系统的火控雷达，部署在拦截弹的基地内，执行目标监视、捕获、跟踪、识别、导弹引导和杀伤评估功能。④作战管理与指挥、控制系统。包括大约14个飞行中拦截弹通信系统。主要功能是：向作战指挥控制系统传递信息，支持指挥官参与控制的决策；不同探测数据融合；生成作战计划并执行；向防御系统转发武器发射命令等；信息传递和处理。⑤地基拦截弹。用于在大气层外（100千米以上）拦截处于弹道中段飞行的高速弹道导弹弹头，利用动能直接碰撞摧毁弹头。

国家导弹防御系统的工作过程是：首先由预警卫星报警，根据报警信息引导地面预警雷达探测来袭导弹；预警卫星同时将预警信息传送给作战管理中心，开始确定交战方案；预警雷达探测导弹及分离的任何目标，并从诱饵和其他假目标中识别出真弹头；由X波段地基雷达识别跟踪目标；作战管理中心进行综合分析后，确定拦截目标，并引导X波段地基雷达跟踪，指挥地基拦截弹进行拦截。为确保拦截成功率，一般可发射多枚拦截弹。

有许多关于技术上的可行性批评一直存在，特别是该系统到底有没有用这一根本问题。

2000年4月一场科学家和安全事务室联合研讨会，在麻塞诸塞州科技学会议场下了结论 “任何有能力制造弹道导弹的国家都有相对应的能力轻易反制NMD系统使其无效。” 反克手段包括使用生化武器，铝质气球诱标伪装成大量假弹头，和冷却弹头温度使击杀载具在最后阶段侦测不到。

2004年4月，整体会计办公室提出报告“导弹防御局（MDA）提不出针对一些批评的有效解释—尤其是在敌对目标使用诱标反制时如何应对.”并建议“美国国防部应该要全面测试每一个拦截阶段的细节” 但是国防部回答 “在生产全尺寸产品前并没有必要一定采行全操作测试。”

支持论者表示没必要花心力去关注分辨气球诱标和假弹头问题，因为许多批评者所谓的“简单”反制措施事实上要实现改装于现有导弹上还是很难，而且防御科技一直进步很快就能防御它们。导弹防御局（MDA）说诱饵辨别科技可以分类并找出移动方式最像真弹头的物体；而且终端拦截能力可以使所有中程施放的诱饵都失去意义.2002夏季MDA停止对外界提供防御细节并拒绝回答一切关于诱饵的技术问题。

2003年7月的一场美国物理学会研讨会（APS）专注探讨于上升阶段拦截导弹，这是依然是NMD系统并不考虑的部分。

研讨会发现也许可能建造一种小系统引爆洲际导弹的液体燃料槽于上升阶段，甚至可以打掉一些伊朗发射的固体燃料导弹，但是不能防御北朝鲜的固体燃料导弹，因为受限于地理距离因素。不论如何，这还是透露了固体燃料导弹很难在上升阶段拦截。

如使用卫星轨道武器 拦截上升段的北朝鲜和伊朗固体燃料导弹至少要1,600个卫星拦截器才能构成防御网。拦截液体燃料导弹也要700个拦截器.，如果考虑到命中率问题，至少用两个拦截器拦一个导弹，则需要更多卫星。

美国唯一在近未来会使用的上升段拦截系统只有机载雷射 (ABL) 或是其他动能拦截器. 研究发现ABL 有能力在300 km 射程拦截固体燃料导弹和600 km 射程拦截液体燃料导弹。

美联社报道中不看好中程NMD系统，它将在美国日后上升段拦截系统研发完成后被停用，因为它有许多重大科技问题无法解决.此外也有许多反弹道导弹文章在讨论关于类似NMD这类系统的可行性。