去泛素化是指泛素化的蛋白質在特異性水解酶（去泛素化酶）的作用下解離泛素分子的過程。這一過程是泛素化的逆反應，由去泛素化酶（DUBs）催化，能夠移除蛋白質上的單聚泛素分子或多聚泛素鏈。
去泛素化酶在細胞內蛋白質的調節中起著重要作用，參與轉錄水平、翻譯後修飾、蛋白質定位和蛋白質相互作用、信號轉導、染色質重塑等方面的調節，影響細胞內蛋白質的功能。這些酶主要通過水解泛素羧基末端的酯鍵、肽鍵或異肽鍵，將泛素分子特異性地從連線有泛素的蛋白質或者前體蛋白上水解下來。
去泛素化酶的存在使得泛素修飾的調節具有平衡性，對泛素化過程不僅起著抑製作用，而且可以通過分解泛素化抑制因子、再循環泛素分子、校對泛素化進程等方式促進泛素化過程，從而與泛素化系統共同組成一個複雜的調控網路。總的來說，泛素化和去泛素化是一個整體的、動態的、特異性的生物學過程，兩者的平衡影響了細胞內很多可溶性蛋白質的命運，調節了包括蛋白分選、蛋白降解、DNA修復、轉錄激活和基因沉默等大量的生物學過程。