Pembelahan spontan[1] atau fisi spontan (spontaneous fission) adalah suatu jenis peluruhan radioaktif yaitu ketika inti berat yang tidak stabil terpecah dengan sendirinya dan melepaskan energi yang besar. Jenis pembelahan ini berbeda dengan reaksi fisi yang biasa terjadi dalam reaktor atau pembangkit listrik yang tidak bersifat spontan tetapi diinduksi oleh penembakan neutron. Reaksi pembelahan spontan umum terjadi pada inti atom dengan nomor massa di atas 230.[2]