El pentagrama (del griego: πεντα, penta: cinco, y γράμμα, grama: escritura, dibujo, línea) o pauta musical es el lugar donde se escriben las notas y todos los demás signos musicales en el sistema de notación musical occidental. Está formado por cinco líneas horizontales y cuatro espacios o interlineas equidistantes que se enumeran de abajo hacia arriba.
El pentagrama tal como lo conocemos hoy se originó a partir de la notación musical del canto gregoriano en la Edad Media. Hasta ese momento se utilizaba una serie de signos en conjunción con el texto para representar la altura. Sin embargo, cuando los cantos propiamente dichos fueron escritos se comenzaron a emplear líneas para representar la altura, junto con los signos indicadores de altura por encima del texto. Cuando se empieza a utilizar la pauta musical apenas se usaba una línea coloreada, que data del siglo IX. Dicha línea se colocaba sobre el texto del canto. La altura estaba representada por la distancia de las notas en relación a la línea. Como esto no era muy preciso, con el tiempo se fueron añadiendo más líneas hasta configurar el pentagrama que usamos hoy en día.
Entre finales del siglo X y principios del siglo XI Guido D'Arezzo llevó a cabo mejoras fundamentales para la escritura musical. Entre otros logros, se le atribuye a este monje benedictino la invención de la pauta de cuatro líneas, llamada tetragrama, a intervalos de tercera. Sus mejoras contribuyeron a representar con más precisión la altura de las notas musicales, su duración y el compás de la música en la enseñanza de ella y en el canto gregoriano.
En el siglo XIII algunos manuscritos incorporaron ya una quinta línea (no se impuso hasta el siglo XV) y esta configuración se ha venido utilizando hasta la actualidad. La pauta de cinco líneas o pentagrama fue creada en Italia por Ugolino de Forlí. El uso de esta pauta musical se generalizó en Francia en el siglo XVI y se asentó definitivamente en toda Europa a partir del siglo XVII. Los términos para designar esta pauta musical en algunas lenguas reflejan la importancia de las cinco líneas, como por ejemplo el español pentagrama o el italiano pentagramma.