Радиацио́нная хи́мия, раздел физической химии, изучает превращения веществ под действием ионизирующих излучений. В этих процессах участвуют частицы, энергия возбуждения или кинетическая энергия которых существенно превышает тепловую энергию, а во многих случаях и энергию химической связи, поэтому радиационная химия является составной частью химии высоких энергий. Термин был введен М. Бэртоном в 1945 году. Становление радиационной химии связано с эксплуатацией ядерных реакторов, переработкой и выделением ядерногогорючего, созданием радиационно-стойких материалов.
Последовательность процессов, развивающихся в веществе после поглощения энергии излучений, принято делить на физическую, физико-химическую и химическую стадии. Физическая стадия происходит за время 10-16-10-15 с и включает процессы поглощения, перераспределения и рассеяния энергии. В результате ионизации и возбуждения молекул образуются ионы (М+), возбужденные ионы (М+*), электроны, возбужденные состояния молекул (М*), сверхвозбужденные состояния молекул (М**) с энергией, превышающей первый потенциал ионизации молекул, а также плазмоны. Молекулярная система находится в энергетически неравновесном состоянии с негомогенным распределением активных частиц. Общий радиационный выход первичных заряженных и возбужденных частиц составляет 7-10 частиц/100 эВ. На физико-химической стадии за время 10-13-10-7 с протекают реакции образовавшихся частиц, процессы передачи энергии и молекулярная система переходят в состояние теплового равновесия. На химической стадии вмикрообластях («шпоры», «блобы», короткие треки) с повышенной локальной концентрацией протекают реакции образовавшихся ионов, электронов, свободных радикалов друг с другом и с молекулами среды. Эффективное направление радиационной химии — использование ионизирующих излучений для генерирования короткоживущих продуктов, например, сольватированных электронов или ион-радикалов с целью изучениях их реакционной способности. Перспективы развития радиационной химии связаны с совершенствованием способов регистрации нестабильных продуктов (время жизни 10-9-10-12 с) для решения проблемы зависимости соединений от их строения.