Denaturace je v biochemii vratný nebo nevratný proces, při němž účinkem jistých fyzikálních či chemických změn dochází k změnám prostorové struktury některých biomolekul z původního přirozeného (nativního) stavu. Denaturovat mohou bílkoviny, ale i dvouvláknové nukleové kyseliny (zejména DNA), přičemž oba tyto procesy se fundamentálně liší. Denaturace bílkovin je provázena ztrátou jejich prostorové sekundární struktury, přičemž často dochází ke ztrátě rozpustnosti (srážení). U dvouvláknové DNA se denaturace projevuje jako oddělení komplementárních vláken v dvoušroubovici.[1]
Pokud je proces denaturace vratný (reverzibilní), může dojít k renaturaci.[1]