Гомогениза́ция (от греч. ὁμογενής — однородный) — технологический процесс, производимый над двух- или многофазной системой, в ходе которого уменьшается степень неоднородности распределения химических веществ и фаз по объёму гетерофазной системы.

Следует различать понятия гомогенизации и диспергирования. При гомогенизации необязательно производится дробление дисперсной фазы (например при смешивании порошкообразных твёрдых веществ). Напротив, при диспергировании гетерофазная система обычно одновременно и гомогенизируется.

В ходе гомогенизации могут получаться как устойчивые, так и неустойчивые гетерофазные системы. Когда это возможно и необходимо, в гетерофазные системы вводятся стабилизирующие вещества (например аммиачный буфер при получении микрокристаллического гидроксиапатита).

Хотя термин «гомогенизация» обычно употребляется относительно процессов смешивания взаимно нерастворимых веществ, например таких как вода — масло, этиловый спирт — ртуть, также гомогенизации могут подвергаться и смеси твёрдых порошков (сухая строительная смесь), и смеси взаимно растворимых компонентов, особенно когда по каким-либо причинам скорость растворения замедлена.

Термин «гомогенизация» также используется в разделе строительной механики сопротивление материалов для расчёта композитных материалов, например каменной кладки, которая состоит из кладочных элементов (кирпичей, камней, блоков) и строительного раствора. При гомогенизации композитный материал заменяется условно однородным (гомогенным), физические характеристики которого интегрально совпадают с реальным материалом.