Teoretični izkoristek kemične reakcije je količina, dobljena produkta reakcije, pri kateri je bil omejevalni reaktant popolnoma porabljen. Medtem ko se kemiki naučijo uravnotežiti kemijske enačbe, bo v praksi en reaktant prisoten v manj kot stehiometričnih količinah. Reaktant bo omejil, koliko produkta je možno iz reakcije. Metoda za izračun teoretičnega donosa je enostavna. Uporaba tega izračuna v realnem okolju je bolj uporabna, vendar bolj zapletena.
V prvem koraku izračuna teoretičnega izkoristka se napiše uravnotežena kemijska enačba in preuči razmerje molov vsakega reaktanta. Količina vsakega reaktanta se določi s tehtanjem reagentov, merjenjem koncentracij ali z uporabo standardnih raztopin. Omejevalni reaktant najdemo tako, da količino prisotnih reaktantov pretvorimo v mole vsakega reaktanta in na podlagi razmerij v prvem koraku določimo, kateri reaktant bo iztekel, preden se uporabijo vsi drugi reaktanti. Razmerje med moli produkta in moli omejevalnega reaktanta iz uravnotežene enačbe se pomnoži z moli omejevalnega reaktanta, ki je na voljo za iskanje molov produkta. Nato se z uporabo molekulske mase izdelka ta odgovor pretvori v grame proizvoda ali drugo primerno mero.
V laboratoriju kemiki začnejo s predlagano reakcijo. Reakcijski produkti so predvideni in potrjeni s poskusom. Uravnotežena kemična enačba je napisana z uporabo znanja o reakciji. Glede na začetne koncentracije vsakega reaktanta se izbere omejevalni reaktant in izkoristek se izračuna na podlagi tega, da se ta reaktant v celoti pretvori v produkt. V prihodnjih poskusih ali analizi vzorcev se bo dejanski izkoristek primerjal s teoretičnim izkoristkom in ugotovili vzroke izgube proizvoda.
Za izračun teoretičnega izkoristka je treba poznati reaktante in produkte reakcije. To je lahko v resničnih industrijskih okoljih bolj zapleteno v primerjavi z laboratorijskimi pogoji. Reakcija, na primer, lahko poteka v kislem ali bazičnem stanju in lahko pride do korozije cevi, ki sproščajo kovine, ki lahko delujejo kot katalizatorji. Laboratorijski izračuni morajo biti podprti z vzorci, odvzetimi iz procesa, ki nas zanima.
Običajno lahko anorganske reakcije, zlasti tiste, ki proizvajajo trdno oborino ali hlapni produkt, izvedemo pod pogoji, ki povzročijo popolno reakcijo omejevalnega reaktanta. Te reakcije lahko pogosto prinesejo skoraj 100 % teoretičnega. Organske reakcije pogosto proizvedejo veliko več stranskih produktov zaradi manj čistih tokov reaktantov in množice možnih reakcij. Industrijski procesi, ki vključujejo organske reakcije v industriji, redko dajejo rezultate, ki se približajo teoretičnemu izkoristku. Ti postopki običajno zahtevajo naknadne korake ločevanja in čiščenja.