Demetilasi atau Demetilase atau Demetilate adalah proses kimia yang menghasilkan penghilangan Gugus metil (CH3) dari suatu molekul. Cara demetilasi yang paling umum ialah dengan cara penggantian gugus metil dengan atom hidrogen, yang mengakibatkan hilangnya satu karbon dan dua atom hidrogen.
Dalam banyak hal demetilasi juga bersangkutan dengan Metilasi.[1]