Penetration bezeichnet in der Werkstofftechnik das Eindringen eines physikalischen oder chemischen Agens in ein Material. Dies kann sich auf Teilchen, Strahlung, Flüssigkeiten, Gase oder auch Fremdphasen beziehen. Ein zentrales quantitatives Maß ist dabei die Eindringtiefe, also die charakteristische Länge, über die die Intensität oder Konzentration des eindringenden Agens signifikant abnimmt.

Bei mechanischer Beanspruchung beschreibt Penetration z.B. das Eindringen eines Prüfkörpers in einen Werkstoff (Härteprüfung, instrumentierte Eindringversuche). Die resultierende Eindringtiefe korreliert mit lokalen Fließspannungen, Plastizität und ggf. Rissinitiierung. In der Schweißtechnik wird Penetration zur Beschreibung der Einbrandtiefe der Schweißnaht verwendet und ist entscheidend für die Tragfähigkeit der Verbindung.

Im Bereich Strahlung und Optik spricht man von optischer Eindringtiefe, definiert als die Strecke, nach der die Intensität elektromagnetischer Strahlung typischerweise auf 1/e ihres Anfangswerts abgefallen ist. Diese Größe ist zentral für spektroskopische Oberflächenanalytik, Photovoltaik sowie laserbasierte Bearbeitungsverfahren. Analog wird für Ionen- oder Elektronenstrahlen die mittlere Reichweite bzw. Penetrationstiefe mittels Transport- und Stopping-Modellen beschrieben.

In der Diffusions- und Korrosionsforschung steht Penetration für das Vordringen von Atomen, Molekülen oder Ionen in die Festkörpermatrix, etwa bei Wasserstoffversprödung oder der Permeation von Gasen durch Polymere. Hier wird Penetration durch Diffusionskoeffizienten, Löslichkeit und Grenzflächenkinetik bestimmt.

Über alle Anwendungsfälle hinweg ist Penetration eng mit materialabhängigen Transport-, Wechselwirkungs- und Strukturparametern verknüpft und bildet eine Schlüsselgröße für Auslegung, Zuverlässigkeit und Lebensdauer technischer Systeme.