Erreakzio nuklearrak bi nukleoren (edo gehiagoren) arteko edo nukleo baten eta nukleoaz kanpoko partikula azpiatomiko (protoi, neutroi, elektroi) baten arteko talkak eragindako erreakzioak dira, non produktu gisa hasierakoez bestelako nuklidoak ematen dituen, hau da, erreakzioan zehar gutxienez nuklido batek aldaketa jasan behar du.
Printzipioz erreakzio batean bi partikula baino gehiagoren talka gerta badaiteke ere, hori gertatzeko probabilitatea oso txikia da, oso zaila ba baita une eta leku berean hiru partikulak edo gehiagok talka egitea, eta horregatik ez dira oso ohikoak.
Erreakzio nuklearrak naturalki gerta daitezke (adibidez izarren barnean edo izpi kosmikoek atmosferako partikulekin talka egitean), edo artifizialki, erreaktore nuklearretan eta lehergailu nuklearretan.
Erreakzio nuklearra ez da nahastu behar desintegrazio nuklearrarekin. Erreakzio nuklear batean nuklidoaren aldaketa eragindakoa da, hau da, inguruko baldintzen araberakoa (erreakzioan parte hartzen duten beste partikulez gain tenperatura eta presio baldintza jakinak behar ditu erreakzioa gerta dadin), baina desintegrazio erradioakiboa kanpoko baldintzen menpekoa ez den berezko prozesua da.