Kestävyysajo on moottoriurheilun muoto, jossa kilpailijat ajavat autoillaan hyvin pitkän kilpailun – niin pitkän, että usein tarvitaan kaksi tai useampi kuljettajaa vuorottelemaan auton ajamista. On olemassa myös moottoripyörille suunnattuja kestävyysajoja.

Historiallisia kilpailuja, joita ajettiin yleisillä avoimilla teillä, ovat Targa Florio ja Mille Miglia.

Kestävyysajoissa joutuu koetukselle myös itse kilpa-auto. Valmistajalle on tärkeää saada tuotettua autoja, jotka kestävät kilpailun pitkän rasituksen. Kuuluisin kestävyysajo on Le Mansin 24 tunnin ajo, joka järjestetään vuosittain Le Mansissa Ranskassa. Usein kilpailuissa ei ole säädetty matkan pituutta, vaan voittajaksi selviytyy pisimmälle tietyssä ajassa ajanut kilpailija.

Suurin osa kestävyysajoista on tuhannen kilometrin tai kuuden, yhdeksän, kahdentoista tai 24 tunnin kilpailuja kilparadoilla. Ennen kilpailuun oli pakollista osallistua pareittain, mutta nykyään yksilösuoritukset ovat sallittuja (ei 24 tunnin ajoissa), joskin hyvin harvinaisia.

Kestävyysajoja ajetaan useissa kilpasarjoissa, joita ovat FIA World Endurance Championship, European Le Mans Series, Asian Le Mans Series ja IMSA SportsCar Championship.

Muutamia kuuluisia kestävyysajoja: