Карамелиза́ция — процесс химического преобразования сахаров при нагревании с образованием большого количества мономерных и полимерных продуктов. Так же, как и реакция Майяра, карамелизация является неферментативным процессом, приводящим к «побурению» реакционной массы и образованию летучих веществ со своеобразным запахом. Однако, в отличие от реакции Майяра, для карамелизации нужны более жёсткие условия. По этой причине сахаросодержащие объекты с высокой влажностью не подвергаются карамелизации до тех пор, пока испаряющаяся из них вода препятствует достижению необходимой для этого температуры. Карамелизация используется, в основном, в кулинарии для придания продуктам питания особого «карамельного» аромата.
Карамелизация приводит к образованию сотен различных химических продуктов, однако химия карамелизации сложна и изучена довольно плохо. Она включает следующие процессы: