鏈式反應是一系列反應，其中反應產物或副產物導致發生其他反應。 在連鎖反應中，正反饋會導致事件的自我放大鏈。

鏈反應是不處于熱力學平衡的系統可以釋放能量或增加熵以達到更高熵狀態的一種方式。 例如，系統可能無法通過將能量釋放到環境中來達到較低的能量狀態，因為它以某種方式受到阻礙或阻止，無法采取導致能量釋放的路徑。 如果反應導致小的能量釋放讓位于膨脹鏈中更多的能量釋放，那么系統通常會爆炸性地崩潰，直到大部分或全部儲存的能量被釋放。

因此，連鎖反應的宏觀隱喻是一個雪球導致更大的雪球，直到最終導致雪崩（雪球效應）。 這是存儲的重力勢能尋求通過摩擦釋放的路徑的結果。 在化學上，相當于雪崩的火花會引發森林火災。 在核物理學中，單個雜散中子會導致迅速的臨界事件，最終可能具有足夠的能量導致核反應堆熔毀或（在炸彈中）發生核爆炸。許多連鎖反應可以用基于馬爾可夫鏈的數學模型表示。

1913年，德國化學家Max Bodenstein首先提出化學鏈式反應的思想。 如果兩個分子發生反應，不僅會形成最終反應產物的分子，還會形成一些不穩定的分子，這些分子可以比初始反應物大得多的概率進一步與母體分子發生反應。

1918年，瓦爾特·能斯特提出氫和氯之間的光化學反應是鏈式反應，以解釋所謂的量子產率現象。 這意味著一個光子負責形成多達 106 個分子的產物 HCl。 能斯特認為，光子將一個 Cl2 分子分解成兩個 Cl 原子，每個 Cl 原子都會引發形成 HCl 的長鏈反應步驟。

1923年，丹麥和荷蘭科學家Christian Christiansen和Hendrik Anthony Kramers在分析聚合物的形成時指出，這種鏈式反應不必從一個被光激發的分子開始，也可以從兩個分子劇烈碰撞開始，因為將熱能轉化為熱能，如先前提出的用于引發化學反應。

Christiansen 和 Kramers 還指出，如果在反應鏈的一個環節中，產生了兩個或更多不穩定的分子，反應鏈就會分支并增長。 結果實際上是呈指數增長，從而引起反應速率的爆炸性增加，并且實際上導致化學爆炸本身。 這是化學爆炸機理的xxx個提議。

鏈式反應中的主要步驟類型有以下類型。

• 引發（在熱或光化學步驟中形成活性粒子或鏈載體，通常是自由基）
• 傳播（可能包含一個循環中的幾個基本步驟，其中通過反應的活性粒子形成另一個活性粒子，通過進入下一個基本步驟繼續反應鏈）。 實際上，活性粒子充當傳播循環的整個反應的催化劑。 具體情況是：

* 鏈支化（一個增長步驟，其中一個活性粒子進入該步驟并形成兩個或更多個）；* 鏈轉移（一個增長步驟，其中活性粒子是增長的聚合物鏈，反應形成非活性聚合物，其增長被終止 和活性小顆粒（如自由基），然后可以反應形成新的聚合物鏈）。

• 終止（活性粒子失去活性的基本步驟；例如，通過兩個自由基的重組）。

鏈長定義為傳播循環重復的平均次數，等于總反應速率除以引發速率。

一些鏈式反應具有具有分數階或混合階動力學的復雜速率方程。