Μεταμόρφωση, στη γεωλογία, είναι η αλλαγή της δομής, της υφής ή της σύνθεσης των πετρωμάτων. (συσσωμάτωση στερεάς ύλης που αποτελείται από ένα ή περισσότερα από τα ορυκτά που σχηματίζουν τον φλοιό της γης).
Η επιστημονική μελέτη των πετρωμάτων ονομάζεται πετρολογία.
Τα πετρώματα χωρίζονται συνήθως, ανάλογα με την προέλευσή τους, σε τρεις μεγάλες κατηγορίες: τα πυριγενή, τα ιζηματογενή και τα μεταμορφωμένα. Προκαλούνται από τις επιδράσεις της θερμότητας, της παραμορφωτικής πίεσης, της διατμητικής τάσης, των θερμών/χημικά ενεργών ρευστών, ή ενός συνδυασμού αυτών. Όλες αυτές οι αλλαγές συμβαίνουν ενώ το πέτρωμα παραμένει ουσιαστικά σε στερεή κατάσταση. Θεωρητικά, τα πετρώματα σχηματίζονται όταν τα πράγματα που τα περιβάλλουν βρίσκονται σε ισορροπία με τις φυσικές συνθήκες του περιβάλλοντος. Εάν οι συνθήκες μεταβληθούν από κινήσεις στο φλοιό της γης ή από πυριγενή δραστηριότητα, λαμβάνει χώρα μεταμόρφωση για την αποκατάσταση της ισορροπίας και αλλάζει ο φυσικός χαρακτήρας της βραχομάζας.