化学中，反应机理用来描述某一化学变化所经由的全部基元反应。虽然整个化学变化所发生的物质转变可能很明显，但为了探明这一过程的反应机理，常常需要实验来验证。
机理详细描述了每一步转化的过程，包括过渡态的形成，键的断裂和生成，以及各步的相对速率大小，等等。完整的反应机理需要考虑到反应物、催化剂、反应的立体化学、产物以及各物质的用量。
反应机理中各步的顺序也是很重要的。有些化学反应看上去是一步反应，但实际上却经由了多步，例如如下反应：
该反应中，实验测得的速率方程为：。因此，反应可能的反应机理为：
。因此，反应可能的反应机理为：每一步反应都被称作基元反应，具有特定的速率方程和反应分子数。所有基元反应加和得到的净反应必须与原反应相同。基元反应分为四类：加成、消除、取代和重排。
总反应的速率方程由反应机理中最慢的一步，也就是速率控制步骤所决定。由于上例中第一步为速控步，是一个双分子反应，速率方程为。从此很容易便可以求得总反应的速率方程。
1903年，亚瑟·拉普沃斯（Arthur J. Lapworth）通过研究安息香缩合反应，提出了第一个有机反应机理。
一个正确的化学反应机理是准确预见性模型的重要组成成分。对于许多氧化燃烧体系及等离子体系统，详细的反应原理无法获得或是需要去构建。即使在有实验数据的情况下，没有专业技术支持，在各种信息来源中确认，收集相关数据;调节差值并推断导致差值的实验影响因素将会变得十分困难。速度常数k（可通过起始浓度及反应的半衰期得到）或是热化学数据却经常在文本资料中或缺。所以为得到需要的参数，化学信息学技术及裙带的方法是必须用到的。在精心制作化学反应原理的不同阶段，一定要运用恰当的方法。其中一种途径会涉及交叉实验。
