Sterilizace (nebo sterilizace) v mikrobiologii je termín označující jakýkoli proces, který eliminuje (odstraňuje) nebo zabíjí všechny formy mikrobiálního života, včetně přenosných agens (jako jsou houby, bakterie, viry, formy spór atd.) přítomných na povrchu, obsažené v tekutině, v léku nebo ve sloučenině, jako je biologická kultivační média. Sterilizaci lze dosáhnout použitím vhodných kombinací tepla, chemikálií, ozařování, vysokého tlaku a filtrace.

​

Obecně platí, že chirurgické nástroje a léky, které se dostanou do již aseptické části těla (jako je krevní řečiště nebo pronikají kůží), musí být sterilizovány na vysokou úroveň zajištění sterility neboli SAL. Příklady takových nástrojů zahrnují skalpely, hypodermické jehly a umělé kardiostimulátory. To je také nezbytné při výrobě parenterálních léčiv.

Sterilizace jako definice ukončuje veškerý život; zatímco sanitace a dezinfekce končí selektivně a částečně. Jak dezinfekce, tak dezinfekce snižují počet cílených patogenních organismů na úroveň, která je považována za "přijatelnou" - úroveň, se kterou si přiměřeně zdravé, neporušené tělo dokáže poradit. Příkladem této třídy procesu je pasterizace.

​

Mezi způsoby sterilizace patří:
- Tepelná sterilizace
- Chemická sterilizace
- Radiační sterilizace
- Sterilní filtrace