Een nucleaire kettingreactie doet zich voor, wanneer een kernreactie gemiddeld gesproken een of meer (vervolg)kernreacties veroorzaakt, en op deze manier een zichzelf enige tijd in stand houdende kettingreactie van kernreacties in gang zet. Het principe werd in 1933 ontdekt door Leó Szilárd.

De specifieke kernreactie kan zowel splijting van zware isotopen (bijvoorbeeld uranium-235) als in algemenere zin ook de fusie van lichte isotopen (bijvoorbeeld deuterium en tritium) betreffen: een reactie die zichzelf kan onderhouden.

Bij een nucleaire kettingreactie komt per reactie ettelijke miljoenen keer meer energie vrij dan bij een klassieke chemische reactie.

Zie ook 
 Kerncentrale
 Kernwapen

Kernfysica