Dekarboksylacja, dekarboksylowanie – reakcja chemiczna, w której dochodzi do usunięcia grupy karboksylowej z kwasów karboksylowych lub ich soli i estrów. W wyniku tej reakcji następuje zazwyczaj wydzielenie dwutlenku węgla. W organizmie jest wywoływana najczęściej poprzez działanie enzymów.
200px|Reakcja dekarboksylacji
Przykładem reakcji dekarboksylacji w syntezie chemicznej są reakcje Hunsdieckera, Simoniniego i Kochiego.
Dekarboksylacja ketokwasów ma szczególne znaczenie w środowisku naturalnym, gdzie stanowi jeden z etapów degradacji aminokwasów w procesach fermentacyjnych i rozkładu tlenowego.
Dekarboksylacja fermentacyjna Przykładem dekarboksylacji jest jeden z ubocznych etapów fermentacji alkoholowej. W procesie tym następuje wydzielenie dwutlenku węgla CO2, któremu towarzyszy utlenianie. Produktem tej reakcji jest aldehyd octowy.
Dekarboksylacja tlenowa Przykładem tlenowej dekarboksylacji jest biosynteza acetylo-CoA. Obok pirofosforanu tiaminy w tej reakcji bierze udział kwas liponowy, który umożliwia jednoczesne odczepienie atomów wodoru.