Tiefenstruktur (engl.: deep structure) ist in der generativen Transformationsgrammatik Noam Chomskys die Bezeichnung für die abstrakte syntaktische Basis eines Satzes oder Satzgliedes, welche die aus dem Lexikon projizierte Information sowie semantische Relationen (insbesondere Verb-Argumentstrukturinformation) enthält. Durch Transformationen werden daraus die Sätze der Oberflächenstruktur (engl.: surface structure) generiert. Einerseits ist es möglich, eine Tiefenstruktur in verschiedene Oberflächenstrukturen umzuformen (z. B. Aktiv vs. Passiv; weiteres unter: Generative Satzbildung mit Baumgraphenbeispielen). Werden andererseits unterschiedliche Tiefenstrukturen in dieselbe Oberflächenstruktur überführt, ergibt sich Ambiguität: Beispielsweise ist der Satz Der Polizist sah den Verbrecher mit dem Fernglas in zweifacher Art interpretierbar und hat verschiedene Tiefenstrukturen:

1. Der Polizist benutzte das Fernglas, um den Verbrecher zu sehen
2. Der Polizist sah den Verbrecher, der das Fernglas hatte.