Demodulation ist die Wiedergewinnung des Nutzsignals im Basisband, das zuvor durch Modulation auf einen Träger aufmoduliert wurde.
Dazu ist, abhängig von der Modulationsart und von der Belegung des Frequenzbandes mit parallelen Übertragungen, Kenntnis über bestimmte Parameter des Trägers (z. B. Frequenz, Phasenwinkel), der Modulation (z. B. Modulationsindex) und des Nutzsignals (Bandbreite, ggf. Symbolrate) nötig. Für stabile Parameter reicht eine einmalige Mitteilung, weniger stabile müssen aus dem empfangenen HF-Signal ermittelt werden. Dabei helfen verbliebene Anteile des Trägers, Pilottöne, Nullsymbole.
Das Nutzsignal im Basisband kann im Empfänger anders repräsentiert sein als im Sender, etwa als Verlauf eines Tastverhältnises oder Abfolge binär codierter Zahlen statt eines Spannungsverlaufs.
Schaltungen zur Demodulation werden Demodulator genannt. Schaltungen, die sowohl Modulator als auch Demodulator enthalten, werden abkürzend Modem genannt.
Für Geschichte, Bedeutung und Verfahren siehe Modulation.