In fisica nucleare con il termine massa critica di un materiale fissile si indica la quantità di tale materiale necessaria affinché una reazione nucleare a catena possa sostenersi in maniera autonoma.
In questa condizione, detta di criticità, nel caso della fissione nucleare il naturale decadimento radioattivo del materiale fissile determina l'avvio spontaneo di una reazione a catena che si autosostenta a partire dai neutroni rilasciati dai precedenti eventi o processi di fissione, con conseguente emissione di grandi quantitativi di energia e radiazioni ionizzanti.
Questa condizione fisica è dunque necessaria e sufficiente in campo energetico per il funzionamento dei reattori nucleari ed una condizione minimale a partire dalla quale è possibile ottenere esplosioni atomiche con le relative armi atomiche.