結晶化（けっしょうか、）は、均一な溶液から固体結晶が生成する、自然な、または人為的な過程である。また、化学においては、固体と液体を分離する技術の1つである。結晶化は核形成と結晶成長という2つの段階からなる。核形成は、溶液中に分散している溶質分子が集まり、数ナノメートル程度の大きさのクラスター（集団）を作る段階である。微小な領域での濃度の増加が起こり、クラスターが十分に安定な条件が整うと、この段階が始まる。出来上がったクラスターは、結晶の核となるが、不安定な場合は解離してしまう。安定な核となるためには、ある程度の大きさを超えなければならないが、その大きさは溶液が置かれている条件（温度、過飽和、不純物など）によって決まる。原子が規則的・周期的に配列し、結晶構造が決定されるのもこの段階である。ここでいう「結晶構造」とは、原子の配置の様式を意味する語であり、出来上がる結晶の塊の大きさや形のことではない。結晶成長では、出来上がった核が成長する。過飽和状態が続く限り、核形成と結晶成長は進行し続ける。過飽和は結晶化の駆動力であるため、核形成と結晶成長の速さは溶液の過飽和度が高いほど加速される。条件によっては、核形成と結晶成長のうちのいずれかが支配的になるため、結果として、大きさや形の異なる結晶が得られる。医薬品などの工業的な製造過程においては、結晶の大きさ・形状のコントロールが重要な課題の1つである。過飽和状態が終わると、溶液は固–液相平衡に達し、結晶化は完了する。条件が変化して平衡が破れ、溶液が過飽和状態になれば、再び結晶化が始まる。結晶化を含む過程は自然界には数多く存在する。以下に例を挙げる。結晶化が起こるためには、溶液は過飽和していなければならない。すなわち、平衡状態における濃度よりも多くの溶質（分子またはイオン）を含んでいる必要がある。そのような状態を起こす一般的な方法として、などが知られている。溶媒をゆっくりと蒸発させる、といった方法もとられる。

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