Ayırma işlemi (veya ayırma prosesi), bir kimyasal madde karışımını en az iki veya daha fazla ürüne dönüştürmek için kullanılan yönteme verilen addır. Ayırma işlemi sonucunda oluşan ürünlerden en az biri, kaynaktaki bileşenlerden en az biri ya da birden fazlası bakımından zenginleşir. Bazı durumlarda karışımlar bir ayırma işlemiyle neredeyse tamamen saf iki bileşene ayırabilir. Karışımın bileşenleri arasındaki fiziksel (örneğin boyut, şekil, kütle, yoğunluk, kimyasal ilgi) veya kimyasal farklarından yararlanılarak ayırma gerçekleştirilir.
Prosesler genellikle ayırmayı gerçekleştirmek için kullanılan belirli farklara göre sınıflandırılır. Yapılmak istenilen ayırma işlemini gerçekleştirmek için elde bulunan farkların hiçbiri kullanılamıyorsa, birden fazla operasyon gerçekleştirilerek son ürün elde edilebilir.
Birkaç istisna dışında, elementler ve bileşikler doğada hâlde bulunmazlar. Bu ham maddelerin verimli bir şekilde kullanılabilmesi için önce ayırma işlemine tabi tutulması gerekir, bu da ayırma yöntemlerini modern endüstriyel ekonomi için elzem kılar.
Ayırma işlemleri, laboratuvarlarda numune hazırlamak veya analitik amaçlar için küçük ölçeklerde ya da ürün hazırlama amaçlı olarak endüstride büyük ve orta ölçeklerde gerçekleştirilebilir.
