mały|160px|Grafit mały|160px|Diament mały|160px|Kalcyt mały|160px|Aragonit
Polimorfizm (gr. wielopostaciowość, różnopostaciowość) – zjawisko występowania różnych odmian krystalograficznych tej samej substancji chemicznej. Występuje ono wtedy, gdy ta sama substancja może występować w dwóch lub nawet kilku formach krystalicznych.
Odmiany polimorficzne nie są różnymi stanami skupienia, ale są różnymi fazami materii, przejścia z jednej odmiany do drugiej są przemianami fazowymi pierwszego rzędu. Głównymi czynnikami mającymi wpływ na polimorfizm są ciśnienie i temperatura. Nie zachodzą one jednak w ściśle określonych temperaturach, lecz są zależne od termicznej historii próbek. Powoduje to, że dany związek może występować w dwóch różnych odmianach polimorficznych w tej samej temperaturze. Istnieje też możliwość uzyskiwania różnych form polimorficznych poprzez krystalizację związków chemicznych w ściśle określony sposób.
Występowanie odmian polimorficznych pierwiastków chemicznych jest jedną z form alotropii.