烷化作用是一種重要的化學反應，涉及通過共價鍵將烷基（即甲基或乙基）添加到其他分子上，這種反應通常由烷化劑引發，這類化合物能形成碳正離子或其他具有活潑的親電性基團，進而與細胞中的生物大分子（如DNA、RNA、酶等）中的豐富電子基團（如氨基、巰基、羥基、羧基、磷酸基等）發生化學反應。
在醫學領域，烷化劑是一類細胞毒類藥物，它們在體內形成的烷基可以轉變成缺電子的活潑中間體，這些中間體與細胞中的許多具有親和作用的物質快速形成共價鍵，導致DNA、RNA及蛋白質等生物大分子的功能喪失，影響細胞的複製和分裂，最終導致細胞死亡。
烷化劑是抗腫瘤治療中的一類重要藥物，它們通過破壞DNA結構而發揮抗腫瘤活性。然而，這類藥物的使用也伴隨著一定的副作用，如噁心、嘔吐、脫髮等。
在化學工業中，烷基化反應也具有重要意義，例如在生產高辛烷值汽油的過程中，通過將小分子烯烴和側鏈烷烴轉變成更大的具有高辛烷值的側鏈烷烴，提高汽油的性能。