Mit Kohlenstoffdioxid-Assimilation (lat. assimulatio „Ähnlichmachung“) bezeichnet man bei Lebewesen die Aufnahme von Kohlenstoff und Sauerstoff aus Kohlenstoffdioxid (CO2) zum Aufbau von organischen, körpereigenen Kohlenstoffverbindungen. Der erste Schritt dazu ist die Bildung einer Carboxygruppe. Da Kohlenstoffdioxid dabei in den organischen Stoffen gebunden wird, spricht man auch von Kohlenstoffdioxid-Fixierung.