Linearizace (někdy také lineární aproximace) je nahrazení části křivky (nebo průběhu funkce) přímkou. Jinak řečeno, jedná se o aproximaci lineární funkcí (jinak také polynomem prvního řádu).
V případě funkce více proměnných se jedná nahrazení části obecné plochy rovinou.
V diferenciálním počtu představuje linearizace nahrazení diferenciální rovnice v určitém rozsahu hodnot lineární diferenciální rovnicí.
Důvodem užití linearizace obvykle bývá zjednodušení navazujících výpočtů.