Metamorfoosi on prosessi, jota tietyt niveljalkaiset, sammakkoeläimet, nilviäiset, cnidarians, piikkinahkaiset ja vaipat käyttävät kehittyäkseen nuorten toukkien vaiheesta aikuisvaiheeseen. Toukka voi muistuttaa aikuisen pienoisversioita tai näyttää täysin erilaiselta, mutta useimmissa tapauksissa sen fysiologia on pohjimmiltaan erilainen, mukaan lukien erityiset elimet.
Yksi suosituimmista käsityksistä muodonmuutoksesta on toukan muuttaminen perhoseksi. Tätä on pitkään pidetty kulttuurisesti metaforina muutokselle ja uudestisyntymiselle, kauniin perhonen syntymiselle rumaisesta toukasta. Ennen metamorfoosiin ryhtymistä toukka kietoutuu vaippaan, joka tunnetaan nimellä kotelo. Cocoonilla voi olla kaupallista arvoa – esimerkiksi silkkiäistoukkien koteloita käytetään silkin valmistamiseen. Tarkkaa silkin jäljentämistä ei ole vielä luotu laboratoriossa.
Metamorfoosi voi muuttaa pysyvästi organismin kykyjä. Esimerkiksi nuijakukat, sammakkoeläinten toukka, ovat puhtaasti vesieliöitä, mutta kun ne muuttuvat, ne muuttuvat salamantereiksi, vesikiekkoiksi, sammakoiksi tai rupikonnaksi ja saavat mahdollisuuden matkustaa maalla. Toads, sammakotyyppi, joka on mukautettu estämään itsensä kuivumista, voi jopa viettää tuntikausia maassa ilman altistumista vedelle ja selviytyä pelkästään kosteudesta, joka on likaantunut.
Toisinaan toukka- ja aikuisen muodon välinen ero on niin äärimmäinen, että perusominaisuudet, kuten notoord (eräänlainen primitiivinen selkäranka), ovat läsnä toukka -vaiheessa, mutta eivät aikuisilla, kuten vaippareiden tapauksessa. Uskotaan, että selkärankaiset ovat itse asiassa kehittyneet paikallaan olevien eläinten, kuten vaippaeläinten, toukkien muodossa. Neotonyna tunnetun ilmiön esityksessä kaikki selkärankaiset voivat olla hienoja versioita pitkäikäisistä vaellustoukista.
Kaikki hyönteiset käyvät läpi muodonmuutoksen. On olemassa kaksi päätyyppiä: epätäydellinen muodonmuutos ja täydellinen muodonmuutos. Epätäydellisen muodonmuutoksen tapauksessa jokainen istukka (eksoskeleton irtoamisvaihe) muuttuu vain hieman viimeisestä, eikä organismi koskaan pääse suljettuun koteloon, joka tunnetaan myös nimellä pupu. Täydellisessä muodonmuutoksessa koko hyönteinen sulkeutuu nukkeeseen ja muuttaa ruumiillista muotoaan merkittävästi. Yksi esimerkki olisi toukka, joka muuttuu kärpäseksi. On olemassa monia muita esimerkkejä muodonmuutoksesta useissa erittäin suurissa eläinfyloissa. Metamorfoosi -ilmiö ilmeisesti katosi sammakkoeläinten jälkeen, ja sen sijaan se korvattiin lisäkasvulla kohdussa.