Una reacció química és un procés que implica un canvi en l'estructura electrònica d'una o de diverses substàncies, mitjançant el trencament i formació d'enllaços químics. Per exemple, diverses substàncies poden reaccionar per formar-ne una altra (o diverses de diferents), o bé una sola substància es pot descompondre en d'altres de més petites, o canviar la seva estructura interna.
S'anomena reactius a les substàncies que reaccionen, i productes a les que s'obtenen com a resultat de la reacció.
Per exemple, el metà pot reaccionar amb oxigen per formar diòxid de carboni i aigua (combustió).
CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O
Una reacció química implica un canvi d'energia del sistema, en passar de reactius a productes. Una reacció és exotèrmica si allibera energia, i endotèrmica si cal aportar-li energia per què tingui lloc.
Les reaccions químiques es produeixen a una velocitat determinada, que depèn del tipus de reacció, de la temperatura, i de si el sistema conté un catalitzador o enzim que acceleri la reacció.