画像処理の際に用いられるフィルタリング処理の一種で、1画素の情報をある特定のパターン（カーネル）に従って周囲の画素に割り振っていくもの。コンボリューションともいう。異なる状況で取得された画像を比較する際、星像サイズを合わせるためにガウス分布（正規分布）をカーネルとしてぼかし処理をするなどの際に用いられる。一般の画像処理ソフトで可能なぼかし処理も、大抵の場合たたみ込みを行っている。逆に、与えられたカーネルに対し、たたみ込み前の状態を逆算で求める処理は逆たたみ込み（デコンボリューション）と呼ばれる。可視光や近赤外線の地上観測では、点像分布関数をカーネルとして逆たたみ込みすることで、同一視野内の狭い領域であれば大気によるゆらぎ（天然のたたみ込み）を補正することが可能である。また、多くの電波干渉計観測のように、そもそも点像分布関数に大きなサイドローブが存在する場合は、逆たたみ込みによる像合成が欠かせない。その具体的手法の詳細については、クリーン、最大エントロピー法を参照。たたみ込み定理も参照。