(av dia- og gr. 'tilblivelse'), betegnelse på alle de prosesser hvorved opprinnelige løse sedimenter går over til faste bergarter: sand til sandstein, leire til leirskifer, kalkslam til kalkstein. Foregår ved sammenpressing, omkrystallisering og sementering av kornene med nydannede mineraler.
Diagenesen omfatter også alle andre prosesser som foregår i sedimentene eller sedimentære bergarter ved lav temperatur (under 200 °C), herunder omdannelse av organisk materiale til kull, olje og gass.