In der Musiktheorie bezeichnet das Wort Modulation den vorbereiteten Übergang von einer Ausgangstonart in eine andere Grundtonart und damit auch den Übergang zu einem neuen tonalen Zentrum (Tonika). Wird die Zieltonart durch eine Kadenz befestigt, so spricht man von einer echten Modulation. Eine Modulation, die ohne abschließende Kadenz auftritt und nicht aus der ursprünglichen Tonart herausführt, wird als Ausweichung bezeichnet. Geschieht der Tonartwechsel ohne vorbereitende oder überleitende Schritte, so spricht man von einer Rückung.
Eine Reihe von unmittelbar hintereinander stattfindenden Modulationen – mit oder ohne Festigung temporärer tonaler Zentren – nennt man eine Modulationskette. Die Modulation gilt als eines der wichtigsten Handwerkszeuge bei der Komposition tonaler Musik.
Modulationen erkennt man notationstechnisch am Auftreten der für die Zieltonart nötigen Versetzungszeichen (Akzidenzien) im Verlauf des Musikstücks. Bei einem längerdauernden Tonartwechsel werden üblicherweise in der Nähe der Modulation auch die Vorzeichen geändert, direkt davor wird in der Regel ein Doppelstrich gesetzt.