תגובת שרשרת, תהליך פיסיקלי או כימי אשר מוצריו חוזרים ומבצעים תהליך זהה.
בתגובה כימית, ייתכן מצב שבו מוצר התגובה מגיב עם חומרי התגובה המקוריים, ומביא להיווצרות מוצר חדש (או זהה לעצמו), המגיב עם חומרי התגובה המקוריים, וכן הלאה. שרשרת זו תיפסק רק כאשר יתכלו חומרי התגובה המקוריים. אפשר למצוא דוגמאות לתהליכים כאלה בפולימריזציה ובסוגים שונים של בעירה.
בפיסיקה, דוגמה מפורסמת היא הביקוע הגרעיני של אורניום-235 (235U) בפצצה גרעינית. הגורם לביקועו של גרעין האורניום הראשון הוא פגיעה של נייטרון. בביקוע עצמו משתחררים שני נייטרונים, או שלושה, באנרגיה מספקת להביא לביקועם של גרעינים נוספים, אם ייתקלו בהם. זוהי תגובת שרשרת מסתעפת, שכן מספר הגרעינים המתבקעים בכל שלב שלה גדול פי שניים או שלושה...
