Мономолекуля́рные реа́кции (от моно ... и молекула), химические реакции, в которых изменяется состав или строение только одной частицы (молекулы, радикала, иона). Мономолекулярные реакции эндотермичны и для их начала необходима активация частиц. Самопроизвольно осуществляется превращение только тех из них, которые обладают запасом энергии, достаточным для преодоления энергетического барьера. Примерами мономолекулярных реакций являются реакции разложения: NH4Cl → NH3+ HCl и изомеризации: CH3-CH2-CH2-CH3→ CH3-CH(CH3)-CH3.