การแข็งตัวของเลือด (อังกฤษ: coagulation) คือกระบวนการซึ่งทำให้เลือดกลายเป็นลิ่มเลือด เป็นกลไกสำคัญของการห้ามเลือด ทำให้เกล็ดเลือดจับกับไฟบรินกลายเป็นลิ่มเลือด อุดรอยรั่วของหลอดเลือด ทำให้เลือดไม่ไหลออกจากหลอดเลือด หากมีความผิดปกติเกิดขึ้นกับกระบวนการนี้อาจทำให้เลือดไม่แข็งตัวอย่างที่ควรจะเป็น เกิดเลือดออกง่าย หรือเลือดแข็งตัวง่ายกว่าที่ควรจะเป็น เกิดลิ่มเลือดในหลอดเลือดกระบวนการการแข็งตัวของเลือดเป็นกระบวนการที่มีการคงอยู่ในระบบพันธุกรรมสูงมาก สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทุกชนิดมีกลไกการแข็งตัวของเลือดที่ได้รับการพัฒนาสูง กระบวนการนี้ประกอบขึ้นจากสองส่วนคือส่วนของเซลล์ (เกล็ดเลือด) และส่วนของโปรตีน (ปัจจัยการแข็งตัวของเลือด) ระบบการแข็งตัวของเลือดในมนุษย์ได้รับการศึกษาวิจัยอย่างมาก จึงเป็นที่เข้าใจมากที่สุดกลไกการแข็งตัวของเลือดเริ่มต้นขึ้นแทบจะทันทีที่เกิดการบาดเจ็บต่อหลอดเลือด เกิดการเว้าแหว่งของผนังหลอดเลือด เมื่อเลือดได้สัมผัสกับโปรตีนที่อยู่นอกหลอดเลือด เช่น tissue factor ก็จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของเกล็ดเลือดและไฟบริโนเจนซึ่งเป็นปัจจัยการแข็งตัวของเลือดตัวหนึ่ง เกล็ดเลือดจะมาจับที่จุดบาดเจ็บทันที เป็นกระบวนการห้ามเลือดขั้นปฐมภูมิ จากนั้นกระบวนการห้ามเลือดขั้นทุติยภูมิก็จะเริ่มขึ้นพร้อมๆ กัน โปรตีนต่างๆ ในเลือดที่รวมเรียกว่าปัจจัยการแข็งตัวของเลือดจะมีการกระตุ้นปฏิกิริยาอย่างเป็นลำดับและซับซ้อน จนสุดท้ายแล้วทำให้เกิดเส้นใยไฟบรินขึ้น ซึ่งจะเสริมความแข็งแรงของก้อนเกล็ดเลือดที่จับกันอยู่