מטבוליזם הוא קבוצת התגובות הביוכימיות המעורבות באגירת דלק מולקולות והמרת מולקולות דלק ל אנרגיה. מטבוליזם עשוי להתייחס גם לרצף של ביוכימיים תרכובות התגובות עוברות בתא חי. המילה "מטבוליזם" באה מהמילה היוונית מטבולēשמשמעותו "שינוי".
מטבוליזם או תגובות מטבוליות כוללות תגובות אנבוליות ותגובות קטבוליות. תגובות אנבוליות מסנתזות או בונות תרכובות, כגון חלבונים, חומצות גרעין, פחמימות, ו שומנים. תגובות קטבוליות מפרקות מולקולות מורכבות לפשוטות יותר, ומשחררות לרוב אנרגיה בתהליך. דוגמא טובה לתגובה קטבולית היא פירוק הגלוקוז לפירובאט על ידי נשימה תאית.
חקר המטבוליזם מתוארך לפחות לתקופת היוונים הקדומים. חלקי בעלי החיים של אריסטו תיארו את תהליך הפיכת המזון לחומרים שמישים, שחרור החום כשיש מזון, והפרשת השתן והצואה. בשנת 1260 לספירה תיאר אבן אל-נפיס את הבניין וההתפרקות הבלתי פוסקים בגוף שברשותו עבוד אל-רסאלה אל-קניליה פילה סיירה אל-נבווייה (חיבור קמיל על הנביא) ביוגרפיה). סנטוריו סנטוריו ערך ניסויים מבוקרים על מטבוליזם בשנת 1614, אותם תיאר בספרו Ars de statica medicina. המנגנונים הכימיים של חילוף החומרים לא הובנו באמת עד המאה ה -19, בעוד שמבני המולקולות לא היו ידועים עד המאה העשרים.