Tau (τ)-Leptonen (auch Tauonen, Tau-Teilchen) gehören zu den sehr kleinen Elementarteilchen. Das bedeutet, dass man annimmt, dass sie so klein sind, dass sie nicht mehr geteilt werden können. Tau-Leptonen kann man sich als sehr schwere Elektronen vorstellen, da sie beide Leptonen sind. Das liegt daran, dass sie etwa 3.500 Mal so viel Masse wie Elektronen und etwa 17 Mal so viel Masse wie Myonen haben. Da sie nur 2,9×10-13 Sekunden leben, spielen sie in der normalen Welt keine große Rolle. Sie sind jedoch sehr wichtig beim Zerfall subatomarer Materie.
Wie die beiden anderen Basis-Leptonen haben auch die Tauonen ein Neutrino, das nach ihnen benannt ist (das Tau-Neutrino).
Tau haben eine Ladung von -1 und können als τ- geschrieben werden. Da Antimaterie die entgegengesetzte Ladung von normaler Materie hat, haben Anti-Tauonen eine Ladung von +1 und können als τ+ geschrieben werden. Tauonen selbst sind instabil und können zerfallen. Außerdem können sich τ+ und τ- in einer Form des Zerfalls gegenseitig annihilieren. Wenn ein einzelnes Tauon zerfällt, ist es das einzige Lepton, das in Hadronen (Dinge, die aus Quarks bestehen) zerfallen kann. τ+ und τ- können durch die Vereinigung eines Elektron-Positron-Paares (Antielektron) gebildet werden. Die beiden Tauonen zerfallen dann in ein Elektron und ein Positron oder ein Myon und ein Antimuon sowie vier der verschiedenen Neutrinos. Ein einzelnes Tauon zerfällt jedoch anders als ein Tauon und ein Antitauon.
Ein τ- wird schnell in ein Tau-Neutrino und ein W-Boson zerfallen. Das W-Boson existiert für 3×10-25 Sekunden, bevor es in ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino, ein Myon und ein Myon-Antineutrino oder ein Down-Quark und ein Up-Antiquark zerfällt.