Denaturoituminen (latinan sanoista "de natura", "pois luonnosta") on biokemian käsite, jolla tarkoitetaan nukleiinihapon tai proteiinin kvaternaari-, sekundaari- tai tertiäärirakenteen tuhoutumista, jonka seurauksena proteiini menettää biologisen toimintakykynsä.[1] Denaturoituminen voi olla palautuvaa tai palautumatonta. Denaturoitumisen voivat aiheuttaa muun muassa lämpöenergia, alkoholit, raskasmetallit ja hapot sekä emäkset. Proteiinit voivat myös denaturoitua voimakkaan ravistelun tai vispauksen johdosta. Esimerkiksi marengin valmistuksessa kananmunan valkuaista vispattaessa proteiinit denaturoituvat ja muuttuvat vaahdoksi. Denaturoitumisen myötä proteiinin jakautuminen osiin muuttaa joskus ruoassa makua ja myös nopeuttaa ruoan aminohappojen imeytymistä elimistössä.[2]
Deoksiribonukleiinihapon eli DNA:n denaturoitumisella tarkoitetaan sen kaksoisjuosteen avautumista.