Metamorfoosi on biologinen prosessi, jossa eläin kehittyy fyysisesti syntymän tai kuoriutumisen jälkeen. Siihen liittyy näkyvä ja suhteellisen äkillinen muutos eläimen kehon rakenteessa solujen kasvun ja erilaistumisen kautta. Jotkut eläimet käyvät läpi metamorfoosin, kun taas toiset eivät. Niiden, jotka tekevät, sanotaan olevan holometabolisia, kun taas niiden, jotka eivät sitä tee, sanotaan olevan ametabolisia tai hemimetabolisia.
Yleisin esimerkki metamorfoosista on toukan muuttuminen perhoseksi tai koiperhoksi. Tämän prosessin aikana toukan ruumis hajoaa ja kokoaa itsensä täysin eri muotoon, siivet ja koukku. Muita muodonmuutoksen läpikäyviä eläimiä ovat sammakot, salamanterit ja jotkut kalat.
Metamorfoosi on monimutkainen prosessi, jota säätelevät hormonit. Sen uskotaan kehittyneen eläinten tapana sopeutua erilaisiin ympäristöihin. Esimerkiksi perhosen toukkaaste soveltuu hyvin lehtien syömiseen, kun taas aikuinen perhonen sopii paremmin lentämään ja lisääntymään.