Sorptsioon (ka sorbeerumine, sorbeerimine) on gaasi, vedeliku või mõne nende komponendi neeldumine vedelikus või tahkes aines või kogunemine tahke aine pinnale.
Materjali, milles toimub mingi aine neeldumine, nimetatakse sorbendiks. Sorptsiooni protsess toimub, kuni tekib tasakaal tahke aine (pinnakihi) poolt seotud või vedelikus neeldunud aine molekulide ja, vastupidi, sealt eraldunud (desorbeerunud) aine molekulide vahel.
Sorptsiooni pöördprotsessi nimetatakse desorptsiooniks.
Eristatakse absorptsiooni, adsorptsiooni, kemosorptsiooni ja kapillaarkondensatsiooni. Mõnikord mõeldakse sorptsiooni all ka nimetatuist kahe nähtuse samaaegset esinemist.