Metilasi DNA merupakan peristiwa penambahan gugus metil pada atom C nomor 5 dari cincin pirimidina sitosina atau nitrogen nomor 6 dari cincin purina adenina sebagai bagian dari molekul DNA.
Peristiwa metilasi DNA adalah bagian dari perkembangan sel dan terwariskan melalui pembelahan sel. Biasanya, gugus-gugus metil akan disingkirkan pada pembentukan zigot namun prosesnya berangsur-angsur berlangsung kembali selama tahap perkembangan. Dengan demikian tingkat kandungan metil pada DNA dapat dijadikan alat penduga "usia" suatu sel.