Unter Phosphorylierung versteht man in der Biochemie das reversible (umkehrbare) Anhängen einer Phosphatgruppe an ein organisches Molekül, insbesondere an Proteine. Das Resultat sind Phosphoproteine. Diese Phosphorylierung stellt (neben der allosterischen und der kompetitiven Hemmung) die wichtigste Regulation von biologischen Prozessen in der Zelle dar. Chemisch handelt es sich um die Bildung eines Phosphorsäureesters.