A végtelen halmaz olyan halmaz , amely nem véges . Több ekvivalens definíciót is adhatunk egy végtelen halmazra:
Bármely végtelen halmazhoz létezik még nagyobb számosságú halmaz – így nincs nagyobb számosságú végtelen halmaz. A végtelen halmazok kardinalitásait alefeknek nevezzük („ alef ”, א a héber ábécé első betűje ), és ott jelöljük, ahol az index végigfut az összes sorszámon . A végtelen halmazok számossága egy jól rendezett osztályt alkot – a végtelen halmaz legkisebb számossága (aleph-0, a természetes számok halmazának számossága), ezt követi