Ydinreaktio on prosessi, jossa atomiydin muuntuu toiseksi törmätessään yhteen toisen ytimen tai alkeishiukkasen kanssa[1] (vrt. kemiallinen reaktio). Mikäli törmäyksessä ei tapahdu muutoksia ytimessä, ei kyseessä ole ydinreaktio vaan elastinen sironta. Jos taas ydin hajoaa spontaanisti ilman törmäystä, on kyseessä radioaktiivinen hajoaminen. Tunnetuimpia esimerkkejä ydinreaktioista ovat fissio ja fuusio. Muunlaisia ydinreaktioita hyödynnetään ydinfysiikan tutkimuksessa, ja niitä tapahtuu myös luonnossa, esimerkiksi kosmisten säteiden osuessa ilmakehään.