Trong vật lý hạt nhân, phản ứng hạt nhân là một quá trình trong đó hai hạt nhân hoặc hạt nhân va chạm với nhau để tạo ra các sản phẩm khác với các hạt ban đầu.
Về nguyên tắc, một phản ứng có thể liên quan đến nhiều hơn hai hạt va chạm, nhưng một sự kiện như vậy đặc biệt hiếm.
Nếu các hạt va chạm và tách ra mà không thay đổi, quá trình này được gọi là va chạm đàn hồi chứ không phải là phản ứng.
Một phản ứng hạt nhân có thể được biểu diễn bằng một phương trình tương tự như phương trình hóa học và được cân bằng theo cách tương tự.
Phân rã hạt nhân có thể được đại diện theo cùng một cách.