Steriliseren (Latijn: sterilis = onvruchtbaar) is het opzettelijk doden van micro-organismen, zoals bacteriën, schimmels en sporen, en onschadelijk maken van virussen, op of in allerlei materialen of stoffen. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij het houdbaar maken (conserveren) van voedsel, het vervaardigen van medisch materiaal of van instrumenten voor wetenschappelijk onderzoek.
Sterilisatie is onder te verdelen in voedsel-, lucht-, water- en instrumentensterilisatie.
In microbiologische laboratoria worden instrumenten en apparatuur gesteriliseerd om bacterie- of schimmelgroei te voorkomen. Bij medische handelingen, zoals operaties, moet een mogelijke infectie van de patiënt worden voorkomen. Daarom worden ruimten, materialen en instrumenten gesteriliseerd.