kemiassa protonaatio (tai hydronaatio) on protonin (tai hydronin tai vetykationin) (H+) lisääminen atomiin, molekyyliin tai ioniin, jolloin muodostuu konjugaattihappo. (Komplementtiprosessi, kun Brønsted–Lowry-hapolta poistetaan protoni, on deprotonaatio.) Joitakin esimerkkejä ovat

• veden protonointi rikkihapon avulla: H2SO4 + H2O ⇌ H3O+ + HSO –
  4
• isobuteenin protonointi karbokationin muodostuessa:(CH3)2C=CH2 + HBF4 ⇌ (CH3) 3c+ + BF−
  4
• ammoniakin protonointi ammoniumkloridin muodostuessa ammoniakista ja vetykloridista:NH3(g) + HCl(g) → nh4cl(s)

Protonointi on perustavanlaatuinen kemiallinen reaktio ja vaihe monissa stoikiometrisissä ja katalyyttisissä prosesseissa. Jotkin ionit ja molekyylit voivat käydä läpi useamman kuin yhden protonaation, ja ne luokitellaan moniemäksisiksi, mikä pätee moniin biologisiin makromolekyyleihin. Protonaatio ja deprotonaatio (protonin poisto) tapahtuvat useimmissa happo–emäs–reaktioissa; ne ovat useimpien happo-emäs-reaktioteorioiden ydin. Brønsted-Lowry-happo määritellään kemialliseksi aineeksi, joka protonoi toisen aineen. Kun substraatti protonoidaan, lajin massa ja varaus kasvavat kukin yhdellä yksiköllä, mikä tekee siitä olennaisen vaiheen tietyissä analyyttisissä menetelmissä, kuten elektrospray-massaspektrometriassa. Molekyylin tai ionin protonointi tai deprotonointi voi muuttaa monia muita kemiallisia ominaisuuksia, ei vain varausta ja massaa, esimerkiksi liukoisuus, hydrofiilisyys, pelkistyspotentiaali ja optiset ominaisuudet voivat muuttua.