沉积分异作用是指
沉积岩的原始物质经搬运、沉积而分化为比较简单的沉积物（岩石和矿产）类型的作用，称为沉积分异作用。沉积分异作用可分为
机械沉积分异作用、
化学沉积分异作用及
生物沉积分异作用，但以前二者为主。
随着搬运介质速度的降低，被搬运物沿搬运方向按颗粒大小或矿物比重依次沉积下来。一般说来，颗粒粗的先沉积，细的后沉积。按矿物比重，大的先沉积，小的后沉积，此外，机械沉积分异作用还可形成许多有经济价值的砂矿，如金、铂、
锡石、
金刚石等。
溶液由于它们的溶解度、浓度不同以及溶液的化学成分、温度、酸碱度等因素的影响，常常形成一定的沉淀顺序。一般情况下，按照氧化物→
硅酸盐→
碳酸盐→
硫酸盐→
卤化物的顺序沉淀。
生物具有强烈的生命活动，通过生物活动所造成的物质分异现象非常普遍而且重要。如，硅藻的大量繁殖可形成
硅藻土矿床。近年来还查明，生物有机质还积极参与了某些金属的富集过程。另外，生物分异作用常受到气候和地理环境控制。