Гомогениза́ция (от гомо... и ...ген), процесс получения различных материалов (в виде растворов, твёрдых веществ и др.), имеющих однородное строение и/или однородный состав, преимущественно путём теплового или механического воздействия. Высокотемпературный нагрев (т. н. диффузионный отжиг) широко применяется для гомогенизации металлов и сплавов в целях устранения ликвации – неоднородностей, образующихся при охлаждении расплава из-за отставания диффузионных процессов от процесса кристаллизации. Условия проведения гомогенизации зависят главным образом от состава и размера неоднородностей, скорости диффузии компонентов сплава. Например, гомогенизацию стальных слитков проводят при 1100–1300 °C в течение 20–50 ч, алюминиевых сплавов – при 420–450 °C в течение 20–30 ч. Гомогенизацию осуществляют в целях повышения пластичности, ударной вязкости, коррозионной стойкости и др.

Гомогенизация с использованием механического воздействия (дробления, перемешивания) применяется в химической промышленности (например, для стабилизации пластичных смазок), в пищевой промышленности (для приготовления пастообразных продуктов, молочных смесей), в строительстве (в производстве бетона, строительных смесей и растворов) и др.