Demilitarisointi (engl.Demilitarized zone (DMZ)), jonka vastakohta on militarisointi tai remilitarisointi (uudelleen aseistaminen), tarkoittaa jonkin maantieteellisen alueen tyhjentämistä sotilaista, ampumatarvikkeista, aseista ja muusta sotilaallisesta aineksesta. Esimerkiksi Ahvenanmaa sekä Etelä-Korean ja Pohjois-Korean välinen raja on demilitarisoitu Kansainliiton tai YK:n päätöksellä. Demilitarisoidulla alueella on yleensä YK:n sotilaita valvomassa rajan sotilaallista koskemattomuutta, esimerkiksi Kyproksen tasavallan ja Pohjois-Kyproksen turkkilaisen tasavallan välillä tai Koreoiden rajalinjalla. Demilitarisointi on nykyään harvinaista, sillä sodankäynti on muuttunut lähinnä sissisodaksi. 1950-1970-luvuilla demilitarisointi oli vielä yleistä (katso Korean sota, Vietnamin sota). Demilitarisointisopimuksen osapuolia on yleensä kaksi, esimerkiksi Ahvenanmaan tapauksessa Suomi ja Ruotsi.