Defragmentácia je proces, pri ktorom sa znižuje alebo úplne odstraňuje fragmentácia súborového systému z počítačových diskových jednotiek alebo z jednotlivých diskových oddielov. Deje sa fyzickým reorganizovaním častí súboru za sebou, čím sa zvýši rýchlosť spracovávania vďaka kontinuálnemu prístupu.

Realizuje sa prostredníctvom na to určeného počítačového programu, napríklad Defrag. Defragmentáciou je možné výrazne urýchliť prístup k disku a všetky diskové operácie, ako čítanie, zápis a prístupovú dobu.

Na zaistenie výkonnosti diskových operácií je potrebné defragmentáciu vykonávať pravidelne, predovšetkým po výraznom zásahu do obsahu disku, napríklad pri hromadnom mazaní a kopírovaní veľkého množstva dát.

Defragmentáciu je potrebné vykonávať predovšetkým na súborových systémoch používaných v systémoch Microsoft Windows, ako je FAT a FAT32, ako aj na NTFS. Na súborových systémoch používaných v unixových operačných systémoch, predovšetkým na systémoch ext2 a ext3 v Linuxe obyčajne nie je potrebné defragmentáciu vykonávať, pretože tieto súborové systémy sú dostatočne moderné a sú navrhnuté tak, aby na nich vôbec nedochádzalo k fragmentácii, preto prakticky neexistujú programy na defragmentáciu v unixových systémoch ani v Linuxe. V systémoch ext2 a ext3 môže k fragmentácii dôjsť v prípade, ak je na disku veľmi málo voľného miesta a fragmentácii tak nie je možné zabrániť. V bežnom prípade sa však fragmentácia odstraňuje operačným systémom automaticky počas behu.