Verunreinigungen (Impurities) sind fremde chemische Elemente oder Phasen, die nicht zur idealen stöchiometrischen oder legierungstechnischen Zusammensetzung eines Werkstoffs gehören. Sie können als gelöste Atome im Kristallgitter (Substitutions- oder Zwischengitteratome), an Korngrenzen, in Ausscheidungen oder als separate Einschlüsse vorliegen.

In Metallen und Legierungen beeinflussen Verunreinigungen maßgeblich mechanische, physikalische und korrosionschemische Eigenschaften. Sauerstoff- und Schwefelverunreinigungen in Stahl führen beispielsweise zu spröden Oxid- bzw. Sulfid­einschlüssen, die Duktilität und Ermüdungsfestigkeit verringern. Spurmetallverunreinigungen wie Pb, Bi oder Sn können Heißrisse und Versprödung verursachen. Gleichzeitig werden bestimmte „Verunreinigungsatome“, etwa kontrolliert zulegierte Mn- oder N-Gehalte, gezielt zur Einstellung der Mikrostruktur genutzt, womit die Grenze zwischen Legierungselement und Verunreinigung funktional definiert ist.

In Halbleitern und Keramiken ist die Konzentration von Verunreinigungen oft im ppm- bis ppb‑Bereich kritisch, da schon geringste Mengen elektrische Leitfähigkeit, Defektdichte, Diffusionsprozesse und Bruchzähigkeit beeinflussen. Hier spricht man häufig von unintentional impurities zur Abgrenzung von gezielten Dotierstoffen.

Recyclingprozesse führen zu spezifischen Recyclingverunreinigungen, etwa anreichernden Spurmetallen oder organischen Resten, die die Prozessierbarkeit und die Rezyklatqualität limitieren. Die Charakterisierung von Verunreinigungen erfolgt mittels spektroskopischer, mikroskopischer und chemischer Analytik; ihre Kontrolle ist zentral für Prozessführung, Qualitätsmanagement und die Entwicklung hochreiner Funktionswerkstoffe.