Begrip uit de geologie en de paleontologie dat verwijst naar de natuurlijke (fysische, chemische of biologische) veranderingen die een afzetting (sediment) of een fossiel ondergaat nadat het werd afgezet.
Voorbeeld: verstening, de omzetting van bot in steen (zoals bij talrijke fossielen)
Opmerking: Erosie (verwering) wordt niet tot diagenese gerekend.