Na biologia evolutiva do desenvolvimento, heterocronia é qualquer diferença geneticamente controlada no momento, frequência ou duração da ocorrência do processo do desenvolvimento em um organismo, em comparação com seus ancestrais ou com outros organismos. Isso leva a mudanças em tamanho, forma, caracteres e até mesmo na presença de determinados órgãos ou funcionalidades. É contrastada com a heterotopia, que é uma mudança no posicionamento espacial de algum processo no embrião, que pode também resultar em inovações morfológicas. Heterocronia pode ser dividida em heterocronia intraespecífica, quando a variação ocorre dentro de uma mesma espécie, e heterocronia interespecífica, quando há variação filogenética, ou seja, variação de uma espécie descendente em relação a uma espécie ancestral.
Todas as mudanças heterocrônicas afetam o início, fim, taxa (velocidade) ou duração de um determinado processo de desenvolvimento. O conceito de heterocronia foi introduzido por Ernst Haeckel em 1875 e ganhou seu sentido atual, reformulado por Gavin de Beer em 1930.