Liukeneminen on tapahtuma, jossa liukeneva aine sekoittuu liuottimeen siten, että syntyy liuos.
Kun kiinteä aine liukenee nesteeseen, sen kiderakenne hajoaa erillisisiksi ioneiksi, atomeiksi tai molekyyleiksi. Jos liukeneva aine on neste tai kaasu, liuos muodostuu, jos sen molekyylit sopivat yhteen liottimen molekyylien kanssa. Liukenemisen lopputulos, liuenneen aineen määrä tasapainon vallitessa eli aineen liukoisuus, riippuu ilmiöön liittyvistä termodynaamisista energioista kuten liukenemislämmöstä sekä entropian muutoksesta liukenemisessa, mutta liukeneminen itsessään on kineettinen prosessi. Ylipäänsä liuoksen vapaan energian on oltava negatiivinen, jotta liukenemista nettomääräisesti tapahtuisi. Nämä energiat taas riippuvat siitä, millä tavoin erilaiset liukenevassa aineessa ja liuottimessa esiintyvät kemialliset sidostyypit vuorovaikuttavat toistensa kanssa.
Kiinteitä liuoksia ovat muun muassa metalliseokset, ja niiden muodostuminen riippuu siihen liittyvästä faasidiagrammista.
Liukenemisilmiöllä on keskeinen merkitys monien maapallolla luonnossa esiintyvissä ilmiöissä, ja sillä on myös runsaasti käytännön sovelluksia. Liukenemiskokeita tehdään paljon esimerkiksi lääketeollisuudessa tuotteiden laadun tarkkailemiseksi.