Reacción química en la que se añade un grupo carboxilo (-COOH) a una molécula o sustrato al tratarlo con dióxido de carbono (CO2). Esta reacción genera un ácido carboxílico o un carboxilato. En química orgánica, esta reacción es común para convertir compuestos mediante la incorporación de un grupo carboxilo. En [[bioquímica], la carboxilación es fundamental en procesos como la fotosíntesis, donde la enzima RuBisCO cataliza la fijación del CO2 atmosférico a una molécula de azúcar, formando metabolitos orgánicos esenciales para la producción de carbohidratos y otros compuestos biológicos. Este proceso es esencial para la vida basada en el carbono y el ciclo del carbono en la biosfera. Además, la carboxilación está mediada por enzimas llamadas carboxilasas y es opuesta a la descarboxilación, reacción en la que se elimina un grupo carboxilo como CO2.