Sedimentation är den process genom vilken material som transporteras av olika agenter (gravitation, avrinning, glaciärer eller vind) från vittring och vittring av stenar avsätts eller fälls ut och blir sediment.
Den vanligaste typen av sedimentation uppstår när skräp (fast skräp som avlägsnats från stenar) som transporteras av ett vattenflöde avsätts på botten av en flodbädd, på en flodslätt, i en reservoar, i en konstgjord kanal eller i en konstgjord anordning som är särskilt konstruerad för att avskilja suspenderat material. Varje vattendrag, som kännetecknas av sitt flöde, vattenflöde, hastighet och tvärsnittsform, har en förmåga att transportera suspenderat fast material (liksom molekyler i lösning). En förändring av någon av dessa egenskaper hos flödet kan leda till att det transporterade materialet deponeras eller fälls ut, eller tvärtom till att materialet vid kanalens botten eller kanter eroderas.
Då de flesta sedimentationsprocesser sker under inverkan av gravitationen, tenderar högt belägna områden av jordens litosfär att vara mest utsatta för erosionsfenomen, medan lågt belägna områden är mest utsatta för sedimentation. Fördjupningar i litosfären där sediment ansamlas kallas sedimentära bassänger.