Jedrska reakcija je proces, ki nastane, ko jedro atoma izgubi subatomske delce do stopnje, v kateri se spremenijo njegove lastnosti. Prvotni atom elementa, ki je podvržen jedrski reakciji, lahko postane drugačen izotop ali sorta istega elementa ali pa postane povsem drugačen element. Jedrske reakcije so tesno povezane s sevanjem na splošno, ki se lahko zgodi spontano zunaj reakcije. Sevanje preprosto opisuje proces energije ali predmetov, ki jih oddajajo atom ali drugi delci. Izraz jedrska reakcija pa se običajno posebej nanaša na situacijo, v kateri se jedra dveh atomov trčita in spremenita lastnosti vsaj enega od jeder.
Jedrska reakcija se lahko pojavi v različnih oblikah, od katerih vsaka daje bistveno različne rezultate. V reakciji cepitve se velik in pogosto nestabilen delec, bodisi spontano bodisi kot posledica trka, razcepi na dva različna delca. Pri fuzijski jedrski reakciji se zgodi nasprotno: dva manjša delca trčita in njuna jedra se združita v večji delec. Reakcije fuzije se naravno pojavljajo pri zvezdah, vendar je večina človeških poskusov učinkovitega in učinkovitega nadzora nad njimi propadla. V reakciji spalacije jedro udari z dovolj zagona, da odstrani več nevtronov ali protonov, s čimer se zmanjša atomska teža delca.
Fisijske jedrske reakcije se uporabljajo v jedrskih reaktorjih za proizvodnjo uporabne energije. Nestabilni delci trčijo in se razcepijo, pri čemer nastane velika količina kinetične in toplotne energije. To energijo lahko zbere jedrski reaktor in jo uporabi za človeško skrb. Obstaja veliko zanimanje za uporabo fuzijskih reakcij za pridobivanje energije, saj se nagibajo k sproščanju precejšnje količine energije. Na žalost je fuzijske reakcije izjemno težko nadzorovati – pojavljajo se naravno v visokotlačnih in visokoenergetskih pogojih, ki so prisotni na zvezdah, in takšne pogoje je zelo težko ponoviti.
Obstaja več različnih vrst delcev, ki se običajno oddajajo iz jeder med jedrsko reakcijo. Alfa delci so v bistvu enaki kot jedra atomov helija in so sestavljeni iz dveh nevtronov in dveh protonov, povezanih skupaj. Beta delci so preprosto elektroni; imajo veliko manjšo maso in negativni naboj. Nevtroni se sproščajo tudi pri jedrskih reakcijah; so zelo prodorni, ker imajo nevtralen naboj, tako da je malo sil, ki jim preprečujejo prehod skozi različne snovi, tudi človeško kožo. Gama žarki so žarki, ki zapustijo jedro v obliki čiste energije; so tudi zelo prodorni in lahko prehajajo skozi skoraj vse zaradi svoje neobstoječe mase in nevtralnega naboja.