Zoekmachineoptimalisatie (Engels: search engine optimization of SEO) is een onderdeel van zoekmachinemarketing en kan worden gedefinieerd als het geheel aan activiteiten bedoeld om een webpagina hoog te laten scoren in de organische zoekresultaten van een zoekmachine, op de voor die webpagina relevante trefwoorden, trefwoordcombinatie(s) casu quo zoekterm(en). Aangezien een vermelding in die organische resultaten gratis is, vormen deze zoekresultaten een interessant alternatief voor zoekmachineadverteren.

In Nederland wordt de markt voor zoekmachinemarketing vertegenwoordigd door de IAB Taskforce Search, waaraan vrijwel alle zoekmachinemarketingbureaus deelnemen. Zij onderschrijven daarmee tevens de in 2009 geïntroduceerde "Gedragscode Zoekmachinemarketing".

Het is tot op vandaag grotendeels onduidelijk hoe zoekmachines zoals Google precies hun zoekresultatenvolgorde (SERP) bepalen. Wel is duidelijk dat dit (in elk geval grotendeels) geautomatiseerd gebeurt met behulp van search ranking factors, waarbij aan elke search ranking factor een numeriek gewicht wordt toegekend. Google woordvoerder Matt Cutts heeft in diverse uitlatingen melding gemaakt dat Google meer dan 200 search ranking factors hanteert. Door diverse SEO professionals is een poging ondernomen om al die search ranking factors te ordenen naar importantie (door een verwacht gewicht aan elke veronderstelde factor toe te kennen) om zodoende een hoger niveau zoekmachine optimalisatie te kunnen leveren.