قطر المربع هو الخط الذي يربط بين زاويتين متقابلتين من زوايا المربع، وهو ينقسم إلى نصفين متساويين بواسطة القطر الآخر. قطر المربع يقسم زاوية الرأس إلى زاويتين قائمتين، قياس كل منهما 45 درجة، لأن المربع يتكون من أربع زوايا قائمة، وكل زاوية قائمة تساوي 90 درجة.
لحساب طول قطر المربع، يمكن استخدام نظرية فيثاغورس، التي تقول أن مجموع مربعات طول الضلعين المتعامدين يساوي مربع طول الوتر. وبما أن أضلاع المربع متساوية في الطول، فإن القانون يصبح: قطر المربع = جذر 2 × طول ضلع المربع.