Anisotropie bezeichnet die Richtungsabhängigkeit von physikalischen oder chemischen Eigenschaften eines Werkstoffs. Ein anisotroper Werkstoff zeigt also unterschiedliche Kennwerte – etwa Elastizitätsmodul, Wärmeleitfähigkeit oder magnetische Permeabilität – in verschiedenen Raumrichtungen. Demgegenüber stehen isotrope Werkstoffe, deren Eigenschaften richtungsunabhängig sind.

Die Ursachen für Anisotropie liegen in der inneren Struktur: Kristalline Werkstoffe besitzen gitterbedingte Vorzugsrichtungen, Texturen ausgerichteter Körner nach Umformprozessen (z. B. Walzen) oder gerichtete Fasern in Faserverbundwerkstoffen führen zu ausgeprägten anisotropen Eigenschaften. Man unterscheidet u. a. elastische, mechanische, thermische und magnetische Anisotropie. Eine spezielle Form ist die magnetokristalline Anisotropie, bei der die Magnetisierungsenergie von der Orientierung der Magnetisierung relativ zum Kristallgitter abhängt.

Mathematisch wird Anisotropie durch Tensorgrößen beschrieben, z. B. den Steifigkeitstensor vierter Stufe in der Elastizitätstheorie. Die Symmetrie des Kristalls bzw. der Mikrostruktur bestimmt dabei die Anzahl unabhängiger Tensor-Komponenten (z. B. transversale Isotropie, orthotrope Symmetrie). Für die Werkstoffcharakterisierung sind richtungsaufgelöste Messungen, etwa einachsige Zugversuche in verschiedenen Orientierungen oder Ultraschall- und Röntgenbeugungsmethoden, essenziell.

Ingenieurtechnisch ist Anisotropie sowohl Herausforderung als auch Gestaltungsmittel. Sie beeinflusst Festigkeit, Rissausbreitung, Verformungsverhalten und Funktions­eigenschaften (z. B. in Softmagneten oder piezoelektrischen Keramiken). Das gezielte Design anisotroper Mikrostrukturen erlaubt die Optimierung von Bauteilen hinsichtlich Steifigkeit-Gewichts-Verhältnis, Ermüdungsbeständigkeit oder funktionaler Richtwirkung.