Kolonisatie is in de biogeografie en biologie het zich natuurlijk vestigen, dus zonder direct menselijk toedoen, van een bepaald soort organismen in een nieuwe leefomgeving of milieu. Daar kan zich dan een nieuwe populatie vormen, een groep bij elkaar levende organismen van dezelfde soort.

Bij gunstige milieuomstandigheden in de nieuwe habitat, en als er daarnaast weinig of geen concurrentie wordt ondervonden, kan de kolonie zich uitbreiden. Als er bovendien geen natuurlijke vijanden van de soort in zijn nieuwe habitat aanwezig zijn, kan er exponentiële groei van de populatie plaatsvinden. Men spreekt daar dan van een invasieve exoot.

Soorten die een meestal leeg of bijna leeg gebied koloniseren, waar ze niet eerder voorkwamen, worden pioniersoorten genoemd. Bij negatieve groei kan er uiteindelijk weer sprake zijn van uitsterven.

Ecologische successie

Kolonisatie door nieuwe plantensoorten kan in verschillende situaties plaatsvinden:

• als kolonisatie plaatsvindt van een compleet nieuwe leefomgeving (zoals een stuk drooggevallen land), waarbij nog geen bodemvorming heeft plaatsgevonden en dus nog geen humuslaag aanwezig is, spreekt men van primaire successie.
• bij secundaire successie vindt kolonisatie plaats als een bestaand habitat dusdanig verstoord is (zoals door ontbossing of een bosbrand), dat de successie opnieuw plaatsvindt. De bodem is niet geheel verdwenen en kan hier wel een humuslaag hebben.^[1]

Het biologische begrip kolonie slaat ook op een populatie of op een groep micro-organismen op een substraat of op een voedingsbodem.

Het begrip 'kolonisatie' verwijst ook naar volksverhuizingen van mensen, waarbij de migranten banden onderhouden met hun land van herkomst of met dat van hun voorouders, en door dergelijke banden privileges krijgen ten opzichte van oorspronkelijke inwoners van het grondgebied. Dergelijke kolonisaties vinden vaak plaats om politieke, sociale en economische redenen.