异化作用是生物学中的一个概念，指的是生物体在新陈代谢过程中，将体内的组成物质（如糖类、脂类、蛋白质等大分子）分解成较小的分子（如二氧化碳、乳酸、氨等），并释放出能量的过程。这个过程是分解代谢的一部分，与同化作用（合成代谢）相对，后者涉及将外界营养物质转化为生物体自身的组成部分并储存能量。
异化作用可以通过不同的方式进行，包括需氧型、厌氧型和兼性厌氧型。有氧呼吸是需氧生物进行异化作用的主要方式，通过氧化糖类、脂类和蛋白质释放能量，并产生二氧化碳和水作为代谢终产物。无氧呼吸则发生在缺乏氧气的环境中，如一些厌氧生物和兼性厌氧生物，它们通过发酵等过程释放能量。
异化作用实质上是生物体内大分子被氧化分解，并在这一过程中释放能量，部分能量被用来将ADP（二磷酸腺苷）转化为ATP（三磷酸腺苷），后者作为生物体能量供应的储能物质