Maillard-reaktionen er en kemisk reaktion, der opstår, når mad brunes. Det er en reaktion mellem aminosyrer og sukker og sker ved opvarmning. Lige som karamellisering er det en slags ikkeenzymatisk bruning. Sukkermolekylets reaktive carbonylgruppe interagerer med aminosyrernes nukleofile aminogruppe, og resultatet er molekyler, som giver smag og duft. Disse molekylers natur er ikke velkarakteriseret. Aminosyretypen bestemmer duften og smagen, og Maillard-reaktionen danner basis for store dele af smagsindustrien.
Der dannes flere hundrede forskellige smagsstoffer ved reaktionen. De nedbrydes til endnu flere nye smagsstoffer. Forskellige typer af fødevarer danner nogle bestemte smagsstoffer ved Maillard-reaktionen. Disse stoffer bruges til at fremstille kunstige smagsstoffer.
Processen har været brugt siden oldtiden. Den er opkaldt efter kemikeren Louis-Camille Maillard, som undersøgte den i Frankrig i 1912.