變質作用是指在地殼中的岩石，由於地殼內的物理和化學條件改變，如溫度、壓力的變化，以及化學活動性流體的影響，在基本上保持固態的狀態下，其礦物成分、化學成分、結構和構造發生不同程度的變化，最終形成新的岩石或礦物的過程。
這種作用通常與地球內部的熱流變化、構造運動或岩漿活動等地球內動力有關，變質作用可以使原有岩石的礦物成分、結構和構造發生顯著變化，例如，石灰岩在高溫高壓條件下變質，最終可以重新結晶形成大理岩。變質作用與岩漿作用有明顯的區別，主要在於變質作用中的岩石未發生明顯的熔融，而岩漿作用則涉及岩石的熔融。
此外，變質作用可以發生在地表以下，也可以在地表發生，如隕石撞擊或特殊地質環境中的變質作用。