烷基化是一種化學過程，涉及將烷基（缺少氫原子的烷烴分子）引入有機分子中。
烷基化反應在有機化學中非常常見，可以通過親核或親電反應進行。在工業上，烷基化廣泛套用於各種化工生產過程。例如，在汽油生產中，通過烷基化將異鏈烷烴和低分子量的烯烴轉變為高辛烷值的汽油。在醫療領域，烷基化劑如抗腫瘤藥物中的DNA甲基化劑被用於損壞癌細胞。
烷基化反應的類型包括熱烷基化和催化烷基化，工業上主要採用催化烷基化法。催化烷基化的例子包括烷烴的烷基化（如異丁烯使異丁烷烷基化得高辛烷值汽油組分）、芳烴的烷基化（如乙烯使苯烷基化）和酚類的烷基化（如用異丁烯使對甲酚烷基化）。
催化劑在烷基化過程中起著關鍵作用，常見的催化劑包括酸（如氫氟酸或硫酸）、固體沸石或路易斯酸。這些催化劑的作用是在較低的溫度和壓力下實現烷基化，並可能調整反應物的比例。