風化作用是巖石、土壤和礦物以及木材和人造材料通過與水、大氣氣體和生物有機體接觸而發生的退化。 風化作用發生在原地（在現場，很少或沒有運動），因此與侵蝕不同，侵蝕涉及通過水、冰、雪、風、波浪和重力等因素運輸巖石和礦物。

風化作用過程分為物理風化和化學風化。 物理風化涉及通過熱、水、冰或其他介質的機械作用使巖石和土壤分解。 化學風化涉及水、大氣氣體和生物產生的化學物質與巖石和土壤的化學反應。 水是物理和化學風化背后的主要因素，盡管大氣中的氧氣和二氧化碳以及生物有機體的活動也很重要。 由生物作用引起的化學風化也稱為生物風化。

巖石破碎后剩下的物質與有機物質結合形成土壤。 地球上的許多地貌和景觀都是風化過程與侵蝕和再沉積相結合的結果。 風化作用是巖石循環的重要組成部分，沉積巖由古老巖石的風化產物形成，覆蓋了地球 66% 的大陸和大部分海底。

物理風化，也稱為機械風化或分解，是一類在沒有化學變化的情況下導致巖石解體的過程。物理風化涉及巖石通過膨脹和收縮等過程分解成更小的碎片，主要是由于溫度變化。 兩種類型的物理破壞是凍融風化和熱壓裂。 壓力釋放也可以在沒有溫度變化的情況下引起風化。 它通常遠不如化學風化重要，但在亞北極或高山環境中可能很重要。 此外，化學和物理風化通常是齊頭并進的。 例如，因物理風化而延伸的裂紋會增加暴露于化學作用的表面積，從而加快分解速度。

霜凍風化是最重要的物理風化形式。 其次重要的是植物根系的楔入，它們有時會進入巖石的裂縫并將它們撬開。 蠕蟲或其他動物的洞穴也可能有助于分解巖石，就像地衣的采摘一樣。

霜凍風化是由巖石露頭內結冰引起的物理風化形式的統稱。 長期以來，人們認為其中最重要的是霜楔，這是由于孔隙水結冰時膨脹造成的。 然而，越來越多的理論和實驗工作表明，冰分離（其中過冷水遷移到巖石內形成的冰晶狀體）是更重要的機制。

當水結冰時，它的體積會增加 9.2%。 這種膨脹理論上可以產生大于 200 兆帕斯卡 (29,000 psi) 的壓力，但更現實的上限是 14 兆帕斯卡 (2,000 psi)。 這仍然遠大于花崗巖的抗拉強度，后者約為 4 兆帕 (580 psi)。 這使得霜楔效應（其中孔隙水凍結并且其體積膨脹使封閉的巖石破裂）似乎是霜凍風化的一種似是而非的機制。 然而，在產生巨大壓力之前，冰只會從直的、開放的裂縫中膨脹出來。 因此，霜楔只能發生在小而曲折的裂縫中。 巖石也必須幾乎完全被水飽和，否則冰會簡單地膨脹到未飽和巖石的空氣空間中，而不會產生太大的壓力。 這些條件非常不尋常，霜楔不可能是霜凍風化的主要過程。 霜楔作用在水飽和巖石每天都有融化和凍結循環的情況下最為有效，因此在熱帶、極地地區或干旱氣候中不太可能產生顯著影響。

冰分離是一種不太明確的物理風化機制。 它的發生是因為冰粒總是有一個表面層，通常只有幾個分子厚，即使在遠低于冰點的溫度下，它也更像液態水而不是固態冰。 這種預熔化的液體層具有不尋常的特性，包括通過毛細管作用從巖石較熱的部分吸水的強烈趨勢。 這導致冰粒的生長對周圍的巖石施加相當大的壓力，比霜楔可能產生的壓力大十倍。 這種機制在平均溫度剛好低于冰點 -4 至 -15°C（25 至 5°F）的巖石中最為有效。 冰分離導致巖石裂縫內冰針和冰晶狀體的生長，并平行于巖石。