Kationbytning, proces, hvori de positivt ladede kationer udbyttes, i reglen til en overflade af et uopløseligt materiale, hvorpå der sidder negativt ladede atomgrupper. Teknikken kan anvendes til ekstraktion og oprensning af kationiske stoffer eller i en separationsproces som fx ionbytningskromatografi (se kromatografi).