Автоокисле́ние, самопроизвольное окисление органических соединений кислородом воздуха. Термин «автоокисление» был введён немецким учёным М. Траубе в 1882 г.

Автоокисление органических соединений протекает по радикально-цепному механизму с образованием на промежуточных стадиях пероксидов и гидропероксидов. Генерирование радикалов происходит в результате реакций исходного вещества с кислородом, например для углеводородов:

$RH + O_2 \rightarrow R^{∙} + HO_2;$$RH + O_2 + RH \rightarrow R^{∙} + H_2O_2 + R^{∙}.$Зарождение цепи часто инициируется фотохимически или следами ионов тяжёлых металлов. В результате многократно повторяющихся реакций: ${R^{∙} + O_2 \rightarrow RO^{∙}_2}$ и $RO^{∙}_2 + RH \rightarrow ROOH + R^{∙}$ в системе накапливается гидропероксид, который инициирует вторичные радикальные процессы:

$ROOH \rightarrow RO^{∙} + HO^{∙};$$ROOH + ROOH \rightarrow RO^{∙} + H_2O + RO^{∙}_2;$$ROOH + RH \rightarrow RO^{∙} + H_2O + R^{∙}.$Автоокисление часто протекает с самоускорением и является автокаталитической реакцией. Самопроизвольное окисление углеводородного сырья, полупродуктов, топлива, масел, жиров и прочего является нежелательным процессом и приводит, в частности, к прогорканию пищевых продуктов, осмолению минеральных масел и крекинг-бензинов, старению полимеров. При автоокислении простых эфиров образуются взрывчатые пероксиды. Для защиты веществ от автоокисления применяют антиоксиданты.