DNA去甲基化（DNA demethylation），理学-化学-化学生物学-核酸化学生物学-DNA去甲基化，去除或者“稀释”DNA胞嘧啶上甲基化修饰的过程。DNA去甲基化存在被动去甲基化与主动去甲基化两种机制。被动去甲基化是在细胞分裂的过程中，DNA复制后不再发生新的甲基化修饰，保持持续的去甲基化，从而在后代细胞中实现去修饰的状态。主动去甲基化是由去甲基化酶参与的主动去除胞嘧啶上甲基化修饰的途径。尽管前期由于不同酶的发现有许多不同的通路被提出，但是越来越多的研究逐渐加深了人们对主动去甲基化的理解，争议趋于统一。广泛被人接受的主动去甲基化机制是依赖于TET（ten-eleven translocation）蛋白家族的氧化去甲基化途径。由TET家族蛋白（TET1/2/3）逐步催化氧化5-甲基胞嘧啶（5mC）成5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）、5-醛基胞嘧啶（5fC）、5-羧基胞嘧啶（5caC）。