Sedimentaatio on prosessi, jossa eri tekijöiden (painovoima, valuma, jäätiköt tai tuuli) kuljettamat materiaalit, jotka ovat peräisin kivien säätilasta ja sään vaikutuksesta, laskeutuvat tai saostuvat ja muuttuvat sedimentiksi.
Laajimmalle levinnyt sedimentaatio tapahtuu, kun vesivirran kuljettamat roskat (kivistä irronneet kiinteät jäänteet) laskeutuvat jokiuoman pohjalle, tulvatasanteelle, tekoaltaaseen, keinotekoiseen kanavaan tai keinotekoiseen laitteeseen, joka on erityisesti rakennettu erottamaan suspendoitunut aines. Jokainen vesistö, jolle on ominaista sen virtaus, veden virtaus, nopeus ja poikkileikkauksen muoto, pystyy kuljettamaan suspendoitunutta kiintoainetta (sekä liuenneita molekyylejä). Muutos jossakin näistä virtauksen ominaisuuksista voi aiheuttaa kuljetetun aineksen laskeutumisen tai saostumisen tai päinvastoin kanavan pohjalla tai reunoilla olevan aineksen eroosion.
Koska suurin osa sedimentaatioprosesseista tapahtuu painovoiman vaikutuksesta, maapallon litosfäärin koholla olevilla alueilla esiintyy pääasiassa eroosioilmiöitä, kun taas maanpinnan syvennyksillä esiintyy pääasiassa sedimentaatiota. Litosfäärin painaumia, joihin sedimentit kerääntyvät, kutsutaan sedimenttialtaiksi.