脂肪燃焼（脂質酸化）とは、体内に蓄積された脂肪（トリグリセリド）が脂肪酸とグリセロールに分解され、ミトコンドリアでATP（エネルギー）産生に使用されるプロセスを指します。
脂肪燃焼が促進される条件として、摂取カロリーが消費カロリーを下回る状態（カロリー赤字）、有酸素運動、絶食・低糖質食によるグルコース利用の低下などが挙げられます。GLP-1受容体作動薬による食事量の減少はカロリー赤字を生じさせ、脂肪燃焼を促進する可能性が考えられます。
「脂肪燃焼」は俗語的に使われることが多いですが、医学的には脂質酸化や脂肪分解（リポリシス）という用語が用いられます。運動の種類・強度・時間によって脂肪燃焼の割合は異なるとされています。