級聯反應，也被稱為多米諾反應或串聯反應，是一個包括至少兩個連續反應的化學過程，這樣，每一個后續的反應只憑借前一個步驟中形成的化學功能而發生。在串聯反應中，不需要隔離中間物，因為組成該序列的每個反應都是自發發生的。在這個術語的最嚴格定義中，反應條件在級聯反應的連續步驟中不發生變化，并且在初始步驟后不添加新的試劑。相比之下，單鍋程序同樣允許連續進行至少兩個反應而不分離任何中間產物，但不排除在xxx個反應后添加新試劑或改變條件。因此，任何級聯反應也是一個單鍋程序，而反之則不成立。盡管通常只由分子內轉化組成，但級聯反應也可以在分子間發生，在這種情況下，它們也屬于多組分反應的范疇。級聯反應的主要好處包括高原子經濟性和減少由幾個化學過程產生的廢物，以及進行這些過程所需的時間和工作。級聯反應的效率和效用可以用在整個序列中形成的鍵的數量、通過該過程增加結構復雜性的程度以及它對更多種類的底物的適用性來衡量。最早的級聯反應的例子可以說是Robinson在1917年報告的托品酮的合成。從那時起，級聯反應的使用在全合成領域激增。同樣地，級聯驅動的有機方法學的發展也有了巨大的進步。這種對級聯反應興趣的增加反映在過去幾十年里發表的大量相關評論文章中。一個日益重要的領域是通過采用手性有機催化劑或手性過渡金屬配合物來發展級聯過程的不對稱催化。由于轉化過程中許多步驟的不同性質，級聯反應的分類有時很困難。K.C.Nicolaou根據所涉及的步驟的機制，將級聯反應稱為親核/親電、自由基、過環或過渡金屬催化。在一個級聯中包含兩類或更多反應的情況下，這種區分變得相當武斷，該過程是根據可以說是"主要主題"來標記的。為了突出級聯反應的顯著合成效用，下面的例子大多來自復雜分子的全部合成。親核/親電級聯親核/親電級聯被定義為級聯序列，其中的關鍵步驟是親核或親電攻擊。

Rao等人報告的廣譜抗生素(-)-氯霉素的簡短對映選擇性合成就是這樣一個級聯的例子（方案1）。在這里，手性環氧醇1首先在NaH的存在下用二氯乙腈處理。然后得到的中間產物2經歷了BF3-Et2O介導的級聯反應。環氧環的分子內開放產生了中間體3，經過過量BF3-Et2O促進的原位水解，得到了(-)-氯霉素（4），總產率為71%。方案1.通過親核級聯合成(-)-氯霉素親核級聯也被用于天然產物戊烯的全合成（方案2）。在這個過程中，用（5-甲基環戊-1-烯-1-基）鋰和丙炔鋰處理方酸酯5。兩個親核攻擊主要是通過反式加成發生的，從而得到中間物6，它自發地經歷了環丁烯環的4π旋轉電環開放。由此產生的共軛物7平衡為構象體8，后者更容易發生8π旋轉電環化，成為高度緊張的中間物9。釋放應變的潛力指導了9的質子化，從而選擇性地獲得了物種10。該級聯反應由分子內醛縮完成，以76%的總產率得到了產物11。進一步的闡述得到了目標的(±)-戊烯（12）。方案2.(±)-戊烯的全合成中的級聯反應。

親核/親電序列的一個亞類是由有機催化級聯構成的，其中關鍵的親核攻擊是由有機催化驅動。Sorensen等人在2004年報告的天然產品harziphilone的全合成中采用了有機催化級聯（方案3）。在這里，用有機催化劑14處理烯酮起始材料13，產生中間物15。