優養化是指水體生態系統中，由於清潔劑、肥料或穢物等富含植物生長營養素的物質流入，導致水質汙染的現象。這些植物營養素通常含有氮、磷等元素，其結果通常使生態系之初級生產力增加，植物過度的生長與腐敗。進一步的影響包括缺氧、水質惡化及魚、貝類大量死亡等。
優養化的機制肇因於植物營養素的過量供給，導致植物及藻類急遽大量成長，這些有機體死亡後大量消耗水體中的溶氧，形成大量缺氧的狀態，導致水質惡化。在水體系統中，窒息性水生植物或浮游性植物（即藻華）的生長速率若提高，會阻礙正常生態系統的運作，使水中缺氧，導致魚類及甲殼類無法生存。
磷酸鹽是造成優養化的限制因子，自然界的磷酸鹽原本固定在土壤中，是植物生長必需的營養素，其流動是藉由侵蝕作用。一旦磷酸鹽被轉移至湖泊等水體中，將很難除去，意即優養化幾乎是不可逆的。此時水變得混濁，顏色轉為綠、黃、褐或紅。
優養化現象被視為是歐洲及北美湖泊和水庫的嚴重污染問題，而後範圍更加擴大。亞洲54%的湖泊有優養化現象，歐洲為53%、北美為48%、南美為41%而非洲則為28%。湖泊的優養化是一種自然的過程，也有許多湖泊的狀態恰好與優養化相反，即營養物質隨時間漸漸減少。現代考古湖沼學家認為，氣候變遷及其他外在因素的影響同樣重要，而更重要的是調節湖泊自然生產力的因素。