Une mutation spontanée est une mutation qui se produit dans des conditions naturelles lorsque la cause directe de la mutagenèse n'a pas été identifiée.
Des mutations spontanées se produisent constamment dans les cellules des organismes, même sans exposition à des facteurs mutagènes. Ils sont le résultat d'erreurs lors de la réplication de l'ADN, d'erreurs dans le fonctionnement des enzymes de réparation de l'ADN, de transformations chimiques spontanées des nucléotides et d'autres processus qui se produisent naturellement dans la cellule.
L'incidence des mutations spontanées est généralement très faible, de l'ordre de 10^{ -5}-10^{ -8} par gène et par génération. Cependant, dans l’ensemble du génome d’un organisme, les mutations spontanées contribuent de manière significative à la variabilité des traits au sein des populations.
La plupart des mutations spontanées sont mortelles ou neutres pour l'organisme. Moins souvent, ils conduisent à l'émergence de nouveaux traits utiles. Cependant, la mutagenèse spontanée est considérée comme la principale source de variation génétique dans les populations naturelles et comme un facteur important d'évolution.