Una reazione a catena nucleare è una serie di reazioni di fissione in cui i prodotti diventano le forze trainanti per ulteriori reazioni a catena. Questo tipo di reazione genera forze costruttive sotto forma di energia utilizzabile e forze distruttive nel forma di un'esplosione.
Il principio alla base di una reazione a catena nucleare è la fissione. Il processo di fissione comporta la scissione del nucleo di un atomo in nuclei più piccoli, generalmente più stabili. La fissione nucleare è un processo esotermico, che rilascia un'enorme quantità di energia che viene sfruttata per l'energia elettrica.
Una reazione a catena nucleare può avvenire in un ambiente controllato, come una centrale nucleare, o in un ambiente incontrollato, come l'interno di una bomba atomica. La prima reazione a catena nucleare sostenuta fu dimostrata dal fisico italiano Dr. Enrico Fermi il 2 dicembre 1942 all'Università di Chicago. Questo risultato scientifico portò allo sviluppo della bomba atomica nel 1945.
L'atomo più comune che subisce una reazione a catena nucleare è l'isotopo uranio-235. Quando l'atomo assorbe un neutrone a bassa energia, a volte indicato come "neutrone lento" o "neutrone termico", il nucleo dell'uranio-235 si divide in due frammenti, emettendo tre neutroni nel processo. I tre neutroni vengono quindi catturati da altri nuclei atomici dell'uranio-235 per produrre una reazione a catena. Tuttavia, non tutti i neutroni che sono assorbiti da un atomo possono attivare il processo di fissione.