Тримолекуля́рные реа́кции, химические реакции, в которых изменяется состав и строение трех частиц (молекул, радикалов, ионов). Возникают в результате тройного столкновения, но вероятность образования активированного комплекса сразу из трех частиц очень мала. Иногда к тримолекулярным реакциям относят реакции рекомбинации типа: A + B + M →AB + M. В этом случае частица M не изменяется, а играет роль катализатора, переводящего нестабильную пару сталкивающихся частиц A и B в стабильную молекулу AB.