Perbaikan DNA (atau pembenahan DNA, Ingg. DNA repair) merujuk pada sekumpulan proses mengenali dan memperbaiki kerusakan pada molekul DNA yang berlangsung dalam sel. Dalam sel manusia, aktivitas metabolisme normal maupun faktor lingkungan seperti sinar ultraviolet dan pancaran radiasi dapat menyebabkan kerusakan DNA. Kerusakan ini dapat mencapai satu juta molekul per sel per hari. Banyak kerusakan ini berupa kerusakan struktural pada molekul DNA, sehingga dapat mengubah ataupun menghilangkan kemampuan transkripsi gen. Walaupun demikian, proses perbaikan DNA secara terus-menerus tidak selalu dapat memulihkan kerusakan tersebut. Ketika perbaikan normal mengalami kegagalan dan tidak terjadi apoptosis sel, maka akan terjadi "kerusakan DNA permanen".
Laju perbaikan DNA bergantung pada banyak faktor, meliputi jenis sel, usia sel, dan lingkungan eksternal. Sel yang telah mengakumulasi banyak kerusakan DNA ataupun yang tidak dapat secara efektif memperbaiki kerusakan lagi dapat berakhir pada tiga keadaan:
- keadaan dormansi ireversibel, dikenal sebagai proses penuaan
- bunuh diri sel, dikenal sebagai apoptosis
- pembelahan sel yang tak teregulasi, menyebabkan pembentukan tumor ataupun kanker
Kemampuan suatu sel memperbaiki DNA sangatlah penting bagi integritas genom sel tersebut. Banyak gen yang pada awalnya menunjukkan pengaruh terhadap harapan hidup ternyata berhubungan dengan perlindungan dan perbaikan kerusakan DNA. Kegagalan memperbaiki kerusakan dalam sel yang membentuk gamet dapat mencetuskan mutasi pada genom keturunan, sehingga memengaruhi laju evolusi.
Penghargaan Nobel bidang Kimia 2015 diberikan kepada Tomas Lindahl, Paul Modrich, dan Aziz Sancar untuk karya mereka pada mekanisme molekuler proses perbaikan DNA.
