A spontán mutáció olyan mutáció, amely természetes körülmények között fordul elő, amikor a mutagenezis közvetlen okát nem azonosították.
A spontán mutációk folyamatosan fordulnak elő az élőlények sejtjeiben, még mutagén tényezőknek való kitettség nélkül is. Ezek a DNS-replikáció során fellépő hibák, a DNS-javító enzimek működési hibái, a nukleotidok spontán kémiai átalakulásai és más, a sejtben természetesen előforduló folyamatok következményei.
A spontán mutációk előfordulása általában nagyon alacsony, génenként 10^{ -5}-10^{ -8} nagyságrendű. Egy szervezet genomjának összegét tekintve azonban a spontán mutációk jelentősen hozzájárulnak a populációk tulajdonságainak változékonyságához.
A legtöbb spontán mutáció halálos vagy semleges a szervezet számára. Ritkábban új hasznos tulajdonságok megjelenéséhez vezetnek. A spontán mutagenezist azonban a természetes populációk genetikai variációjának fő forrásának és az evolúció fontos tényezőjének tekintik.