核反應是指入射粒子與原子核（稱靶核）碰撞導致原子核狀態發生變化或形成新核的過程。這些入射粒子包括高能質子、中子、射線、氘核、粒子或其他核粒子。核反應遵守核子數、電荷、動量和能量守恒定律。例如：用中子去轟擊鈾-235可導致其裂變為2～3個中等質量的原子核和2個以上新的中子，并釋放出原子核內的巨大能量。與此同時，這些新產生的中子又會引發新的原子核發生裂變，并持續不斷的進行下去，這種反應過程稱為鏈式裂變反應。通過科學的方法是可以使這種釋放出巨大能量的鏈式反應變得連續、緩慢和可控，并將能量轉化為電能；多個較輕的原子核處于高溫、高壓和高密度的條件下，也可以發生核反應聚合成較重的原子核，并釋放出能量，這就是聚變反應。例如：兩個氘核可以聚變為氦核，聚變反應也可用于核能發電；此外，用入射粒子，如中子，去轟擊一個不具有放射性的原子核，可以產生某種新的原子核，這種新的原子核往往具有放射性，這就是放射性同位素的生產，如用中子轟擊鈷-59可以生產放射性同位素鈷-60。
