Neotenia (gr. teínein ‘napinać’, ‘rozciągać’)[1] – zdolność płciowego rozmnażania się larw niektórych zwierząt, występująca w następstwie przyspieszonego w stosunku do reszty ciała rozwoju narządów rozrodczych[2] (neotenia pełna albo zupełna[3]), a także zatrzymanie u osobników dorosłych pewnych cech infantylnych[1] (neotenia niepełna albo niezupełna[3]). Neotenia jest szczególnym przypadkiem pedogenezy.
Neotenia pełna występuje u płazów, czerwców, termitów[4].
Neotenia pełna u płazów wynika z braku reakcji tkanek larw na stymulujący przemianę larw hormon tarczycy (tyroksynę), przy normalnym jej rozwoju, bądź z niedorozwoju tarczycy. Wywołana jest także warunkami środowiskowymi, które hamują rozwój larw, np.: niską temperaturą lub brakiem pokarmu[1].
Współcześnie występuje też używanie terminu neotenia (wykraczające poza kategorię biologia rozrodu) jako zachowywanie cech osobników młodocianych przez osobniki dorosłe. Cecha ta jest charakterystyczna dla ludzi, jak i szympansów bonobo. Frans de Waal dostrzega ją „w naszej niesłabnącej skłonności do zabawy, dociekliwości i kreatywności, a także w naszej bujnej wyobraźni seksualnej”[5].