Diagenesis adalah perubahan dari sedimen atau batuan sedimen yang ada menjadi batuan sedimen yang berbeda selama dan setelah terbentuknya batuan (litifikasi), pada suhu dan tekanan kurang dari yang dibutuhkan untuk pembentukan batuan metamorf.[1] Diagenesis tidak termasuk perubahan dari pelapukan.[1] Diagenesis adalah segala perubahan kimia, fisika, atau perubahan biologi yang dialami oleh sedimen setelah deposisi awal, setelah proses litifiakasi. Proses ini tidak termasuk alterasi permukaan (pelapukan) dan metamorfisme. Perubahan ini terjadi pada suhu dan tekanan yang relatif rendah dan mengakibatkan perubahan mineralogi dan tekstur asli batuan. Tidak ada batas yang jelas antara diagenesis dan metamorfosis, tetapi metamorfosis terjadi pada suhu dan tekanan yang lebih tinggi daripada diagenesis. Larutan hidrotermal, air tanah meteorik, porositas, permeabilitas, kelarutan, dan waktu merupakan faktor-faktor yang berpengaruh.
Setelah deposisi, sedimen-sedimen akan terkompaksi dan terkubur di bawah lapisan sedimen yang berurut dan disemen oleh mineral yang mengendap dari larutan (mineral presipitasi). Butir sedimen, fragmen batuan dan fosil dapat digantikan oleh mineral lain selama diagenesis. Porositas biasanya menurun selama diagenesis, kecuali dalam kasus-kasus langka seperti pelarutan mineral mineral dan dolomitisasi
Studi tentang diagenesis dalam batuan digunakan untuk memahami sejarah geologi yang mereka alami serta sifat dan jenis cairan yang beredar melalui mereka. Dari sudut pandang komersial, studi tersebut membantu dalam menilai kemungkinan menemukan berbagai mineral ekonomis dan endapan hidrokarbon.
Proses diagenesis juga penting dalam dekomposisi jaringan tulang.[2]