反応が、他からエネルギーの供給を受けることなしに連続して起きる場合に、その反応を連鎖反応といい、原子力では核分裂の連鎖反応のことをいう。原子炉ではウラン、プルトニウム等の核分裂性物質が中性子を吸収して核分裂反応を起こすとともに新たに中性子が飛び出す。その飛び出した中性子の中で次の核分裂反応に寄与する中性子の数と核分裂反応の継続に必要な中性子数が等しくなくなると、核分裂反応は、外から中性子を補給することなしに継続する。すなわち、臨界に達し、連鎖反応が続いている。原子炉では必要な出力で一定レベルの連鎖反応を行わせるため、制御棒（中性子吸収材）で中性子の量を制御している。