Hidroksilasi adalah proses kimia yang memasukkan gugus hidroksil (-OH) ke dalam senyawa organik. Dalam biokimia, reaksi hidroksilasi sering difasilitasi oleh enzim yang disebut hidroksilase. Hidroksilasi adalah langkah pertama dalam degradasi oksidatif senyawa organik di udara. Proses ini sangat penting dalam detoksifikasi karena hidroksilasi mengubah senyawa lipofilik menjadi produk yang dapat larut dalam air (hidrofilik) yang lebih mudah dihilangkan oleh ginjal atau liver dan diekskresikan. Beberapa obat farmasi (misalnya, steroid diaktifkan atau dideaktivasi oleh hidroksilasi.