(Fr.: alkylation; Du.: Alkylierung; Eng.: alkylation), chemische bewerking bestaande uit het invoeren van een alkylradicaal in een molecule.
Dit gebeurt met behulp van alkyleringsmiddelen als bijv. dimethylsulfaat en methyljodide. Fenol kan bijv. worden gemethyleerd door inwerking van methyljodide op kaliumfenolaat, waarbij anisool of fenylmethylether ontstaat. Onder alkyleren verstaat men ook de additie van een alkaan aan de dubbele binding van een alkeen. In de petroleumindustrie worden iso-alkanen, die bij het kraken van aardolie zijn ontstaan, gecombineerd met alkenen. De verkregen produkten zijn vertakte alifatische koolwaterstoffen, die door hun hoog octaangetal de klopvastheid van benzine verbeteren. Een voorbeeld is iso-octaan (2,2,4-trimethylpentaan), dat per definitie een octaangetal van 100 heeft.
Alkyleren wordt ook op commerciële schaal toegepast ter bereiding van synthetische wasmiddelen. Daartoe worden alkenen gealkyleerd aan aromatische koolwaterstoffen, waarna het aldus ontstane produkt wordt gesulfoneerd. Het omgekeerde proces, het afsplitsen van alkylgroepen, heet de-alkyleren.