Reakcja egzotermiczna – reakcja chemiczna, która ma dodatni bilans wymiany ciepła z otoczeniem, tj. taka, podczas której wydziela się ciepło.
W konwencji termodynamicznej, w której bilans ciepła rozpatruje się tradycyjnie nie od strony otoczenia, tylko od strony samego układu, wynik cieplny reakcji egzotermicznej jest zapisywany jako ujemny, gdyż emitują ciepło, czyli tracą energię, a zatem całkowita energia wewnętrzna układu maleje.
Odwrotnością reakcji egzotermicznej jest reakcja endotermiczna.