Sortedamssøen – eller blot Sortedammen – er navnet på den ene af de store søer, som opstod i 1600-tallet, ved at Ladegårdsåen blev opstemmet.
Navnet betyder måske, at vandet i søen var mudret og mørkt.
Formålet var at danne et vandreservoir, der skulle forsyne københavnerne med drikkevand.
Sortedamssøen fungerede som reservoir indtil midten af 1800-tallet, men fordi vandkvaliteten ikke var god nok, blev det opgivet.
Til gengæld blev øen brugt til at skære isblokke om vinteren. Isen blev brugt til nedkøling i hjemmenes isskabe, der var forløberen for køleskabe.
I 1878 blev Fredens bro lagt henover søen som forbindelse mellem det indre København og Bispebjerg. Broen er i dag erstattet af en dæmning.
I søen ligger de små øer Fiskeøen og Fugleøen.
Fugleøen har i dag kun skarver som beboere, men øen blev i 1967 besat af aktivister, som protesterede mod krigen i Vietnam. Det gjorde de bl.a. ved at erklære USA krig og søge om øens optagelse i FN.