Осемене́ние — процесс, обеспечивающий у животных встречу половых клеток — яиц и сперматозоидов; предшествует оплодотворению.
Успеху осеменения способствуют одновременное созревание и выведение гамет у особей мужского и женского пола. Эти процессы часто связаны со сложным комплексом поведенческих реакций и находятся под контролем факторов внешней среды: времени года, длины светового дня, температуры. Осеменение бывает наружным и внутренним. Наружное свойственно большинству животных, обитающих или размножающихся в воде (многие беспозвоночные, большинство рыб, бесхвостые земноводные); они выметывают яйца и спермии в воду, где и осуществляется оплодотворение. Встрече гамет содействует выработка гамонов, усиливающих движения сперматозоидов и продлевающих период их подвижности, а также веществ, способствующих скоплению спермиев вблизи яиц. Внутреннее осеменение присуще некоторым водным и всем наземным животным (губки, многие кишечнополостные, черви, членистоногие, моллюски, большинство позвоночных — акулообразные, химеровые и некоторые костистые рыбы, хвостатые земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие). При внутреннем осеменении сперма обычно вводится в половые пути самки. Иногда спермии переносятся в виде скоплений, одетых капсулой, — сперматофоров (у членистоногих, головоногих моллюсков, акулообразных и химеровых рыб, хвостатых земноводных) или небольших масс, лишенных специальной оболочки, в которых спермии спаяны между собой, — спермоцейгм (у некоторых кольчатых червей, насекомых, костистых рыб из семемейства карпозубых). У млекопитающих спермии, взвешенные в спермиальной жидкости, вводятся во влагалище или в матку и далее перемещаются благодаря мышечным сокращениям стенок половых органов, пока не достигнут ампулы яйцевода. Сюда же попадают и овулировавшие яйца, перенесенные из воронки яйцевода мерцательными движениями ресничек эпителия слизистой оболочки. На заключительном этапе сперматозоиды приближаются к яйцу с помощью активных поступательных движений. Для разведения рыб, а также сельскохозяйственных животных применяют искусственное осеменение. При искусственном осеменении рыб икру смешивают с молоками, затем подвергают инкубации. У млекопитающих и птиц сперму вводят при помощи специальных инструментов в половые органы самки.