水解是水分子破壞一個或多個化學鍵的任何化學反應。 該術語廣泛用于以水為親核試劑的取代、消除和溶劑化反應。

生物水解是生物分子的裂解，其中水分子被消耗以實現較大分子分離成組成部分。 當碳水化合物通過水解分解成其組成糖分子時（例如，蔗糖分解成葡萄糖和果糖），這被認為是糖化。

水解反應可以是縮合反應的逆反應，在縮合反應中，兩個分子結合成一個更大的分子并排出一個水分子。 因此，水解會增加水以分解，而冷凝會通過去除水而增加。

通常水解是一種化學過程，其中將水分子添加到物質中。 有時，這種添加會導致物質和水分子分裂成兩部分。 在此類反應中，目標分子（或母體分子）的一個片段獲得一個氫離子。 它破壞了化合物中的化學鍵。

當弱酸或弱堿（或兩者）的鹽溶解在水中時，會發生一種常見的水解。 水自發地電離成氫氧根陰離子和水合氫陽離子。 鹽也離解成其組成陰離子和陽離子。 例如，乙酸鈉在水中離解成鈉離子和乙酸根離子。 鈉離子與氫氧根離子反應很少，而乙酸根離子與水合氫離子結合產生乙酸。 在這種情況下，最終結果是氫氧根離子相對過量，從而產生堿性溶液。

強酸也會發生水解。 例如，將硫酸 (H_{2SO4) 溶解在水中會伴隨水解生成水合氫離子和硫酸氫鹽，即硫酸 的共軛堿基。 有關這種水解過程中發生的情況的更多技術討論，請參閱 Br?nsted–Lowry 酸堿理論。}

酸堿催化的水解非常普遍； 一個例子是酰胺或酯的水解。 當親核試劑（一種尋核劑，例如水或羥基離子）攻擊酯或酰胺的羰基碳時，它們就會發生水解。 在含水堿中，氫氧根離子是比極性分子（如水）更好的親核試劑。 在酸中，羰基被質子化，這導致更容易發生親核攻擊。 兩種水解的產物都是帶有羧酸基團的化合物。

也許最古老的酯水解商業實踐例子是皂化（肥皂的形成）。 它是甘油三酯（脂肪）與堿水溶液（例如氫氧化鈉 (NaOH)）的水解。 在此過程中，形成甘油，脂肪酸與堿反應，將它們轉化為鹽。 這些鹽被稱為肥皂，通常在家庭中使用。

此外，在生命系統中，大多數生化反應（包括 ATP 水解）都發生在酶的催化過程中。 酶的催化作用可以水解蛋白質、脂肪、油和碳水化合物。 例如，可以考慮蛋白酶（通過引起蛋白質中的肽鍵水解來幫助消化的酶）。 它們催化肽鏈中內部肽鍵的水解，與外肽酶相反。

然而，蛋白酶并不催化所有種類蛋白質的水解。 它們的作用是立體選擇性的：只有具有特定三級結構的蛋白質才會被靶向，因為需要某種定向力將酰胺基團置于適當的催化位置。 酶與其底物（蛋白質）之間的必要接觸是由于酶以形成適合底物的縫隙的方式折疊而產生的； 縫隙還包含催化基團。 因此，不適合縫隙的蛋白質不會發生水解。 這種特異性保留了其他蛋白質（如激素）的完整性，因此生物系統繼續正常運作。

水解后，酰胺轉化為羧酸和胺或氨（在酸存在下會立即轉化為銨鹽）。 羧酸上的兩個氧基團之一來自水分子，胺（或氨）獲得氫離子。 肽的水解產生氨基酸。

許多聚酰胺聚合物如尼龍 6,6 在強酸存在下會水解。 該過程導致解聚。 由于這個原因，尼龍產品在暴露于少量酸性水中時會因破裂而失效。