Külmtöötlemine on metallitöötlemise tüüp, mille käigus metallile avaldatakse piisavalt mehaanilist pinget, et tekitada plastilist deformatsiooni, mis on metalli kristalse struktuuri püsiva muutuse. See on saanud oma nime, kuna seda tehakse metalli ümberkristallimispunktist madalamal temperatuuril ja see muudab metalli struktuuri pigem mehaanilise pinge kui kuumuse kaudu. See tehnika suurendab metalli tugevust ja kõvadust, vähendades samal ajal selle elastsust. Kaasaegses metallitööstustööstuses kasutatakse mitmeid erinevaid protsesse, mida kasutatakse selliste materjalide puhul nagu teras, alumiinium ja vask.
Seda tüüpi metallitöötlemine tugevdab materjali protsessi, mida nimetatakse töökarastamiseks või deformatsioonikarandamiseks. Kui metallile avalduv mehaaniline pinge muutub piisavalt suureks, põhjustab see metalli aatomite kristallistruktuuris püsivaid kristallograafilisi defekte, mida nimetatakse dislokatsioonideks. Dislokatsioonide arvu suurenedes muutub raskemaks uute tekkimine või olemasolevate defektide liikumine läbi kristallstruktuuri, muutes metalli edasise deformatsiooni suhtes vastupidavamaks. See suurendab selle voolavuspiiri ja võimaldab tal taluda suuremat pinget, kuid see tähendab ka seda, et metall muutub vähem plastiliseks ja kui metallile avaldatakse liiga palju pinget, siis see pigem puruneb kui paindub.
Külmtöötlemine on sageli kulutõhusam kui metalli töötlemine kuumtöötlemise teel, eriti suuremahulise tootmise puhul, kuna see annab võrreldava tugevuse paranemise, kasutades materjale tõhusamalt ja nõudes vähem viimistlemist. Selle protsessi kõrge algkapitali maksumus muudab selle aga vähem kulutasuvaks kui kuumtöötlemine väiksemas mahus. Külmtöödeldud metalli madalam elastsus muudab selle ka mõnes rakenduses halvemaks. Selle suurem vastupidavus deformatsioonile muudab selle vähem võimeliseks andma teed jõududele, kuna metall ei ole piisavalt tugev, et vastu panna, ja nii et kui metallile avaldatakse liiga palju pinget, võib see pigem puruneda kui painduda. Mõne metallitootmise puhul kasutatakse mõlemat meetodit tootmisprotsessi eri punktides, et anda metallile soovitud omadused.
Külmtöötlemiseks saab kasutada mitmeid erinevaid meetodeid. Levinuim tüüp on külmvaltsimine, mille käigus töödeldav metall pressitakse läbi kitsaste tühimike pöörlevate metallirullide vahel. Rullide liikumine surub materjali kokku, põhjustades deformatsiooni, kui see liigub läbi pilu. Teine meetod on külmsepistamine, mille käigus metalli vormitakse, surudes seda pressi või haamriga matriitsi.