Mit Kohlenstoffdioxid-Assimilation (lat.  „Ähnlichmachung“) bezeichnet man bei Lebewesen die Aufnahme von Kohlenstoff und Sauerstoff aus Kohlenstoffdioxid (CO₂) zum Aufbau von organischen, körpereigenen Kohlenstoffverbindungen. Der erste Schritt dazu ist die Bildung einer Carboxygruppe. Da Kohlenstoffdioxid dabei in den organischen Stoffen gebunden wird, spricht man auch von Kohlenstoffdioxid-Fixierung.