Polymerisatie is het proces waarbij een tandheelkundig kunststofmateriaal, zoals composiet, uithardt. Tijdens dit proces verandert het zachte materiaal in een harde en sterke vulling die bestand is tegen de kauwkrachten. 

Bij de meeste witte vullingen gebeurt de polymerisatie met een speciale blauwe uithardingslamp. Het blauwe licht activeert stoffen in het composiet, waardoor een chemische reactie ontstaat en het materiaal binnen enkele seconden hard wordt. Sommige tandheelkundige materialen harden uit door een chemische reactie tussen twee gemengde componenten, zonder dat hiervoor licht nodig is. De tandarts brengt composiet meestal in dunne laagjes aan. Elke laag wordt afzonderlijk uitgehard. Hierdoor ontstaat een sterke, nauwkeurig passende en duurzame vulling. Een goede polymerisatie is belangrijk voor de kwaliteit van de restauratie. Het zorgt ervoor dat de vulling voldoende hard is, goed aan de tand hecht, slijtvast is en lang meegaat. Ook helpt een goede uitharding om de kans op lekkage, verkleuring en breuk van de vulling te verkleinen.