Addisjonsreaksjon er en kjemisk reaksjon hvor ett molekyl adderes til ett annet molekyl, og det bare dannes ett produktmolekyl. Produktmolekylet inneholder dermed summen av atomene til de to opprinnelige molekylene (reaktantmolekylene).
En vanlig addisjonsreaksjon er addisjon til en forbindelse som inneholder en dobbeltbinding. Et eksempel er industriell fremstilling av etanol fra eten og vann, som vist i denne reaksjonsligningen:
H2C=CH2 + H-O-H → H3C-CH2-OH
Et annet eksempel er addisjon av brom til et alken som eten:
Br2 + CH2=CH2 → CH2Br-CH2Br
Denne siste reaksjonen kan brukes til å påvise alkener: En løsning av brom er brun. Hvis bromløsningen blir tilsatt til en løsning av et alken, forsvinner brunfargen så lenge brom er i underskudd.
Det motsatte av en addisjonsreaksjon er en eliminasjonsreaksjon.