물질 사이에서 전자를 주는 산화반응과 전자를 받는 환원반응이 동시에 일어나는 화학 반응. 모든 화학 반응은 이 전자의 이동을 포함하기 때문에 산화 환원으로 나타낼 수 있다. 산소와 수소의 이동에 따라 산화와 환원을 나누는 경우도 있지만 산소와 수소로만은 설명할 수 없는 경우가 있어 기본적으로 전자의 이동에 따라 산화와 환원을 정한다. 화학 반응 중에서 전자를 얻는 것을 환원이라고 하고, 전자를 잃는 것을 산화라고 하며, 모든 산화 환원 반응은 하나만 일어나는 것 없이 모두 동시에 일어난다. 산화와 환원은 서로 반대 작용으로, 한쪽 물질에서 산화가 일어나면 반대쪽에서는 환원이 일어난다. 산화, 환원 반응이 일어날 때는 그 물질의 산화수가 변하며, 산화수의 변화를 기준으로 산화, 환원이 일어났음을 예측하기도 한다. 자신은 환원되면서 다른 물질을 산화시키는 물질을 산화제, 반대로 자신은 산화되면서 다른 물질을 환원시키는 물질을 환원제라고 한다. 산화환원반응의 가장 대표적인 경우가 화학전지이다. 아연과 구리로 만들어진 화학전지의 경우, 아연이 전자를 잃고 산화되고 구리는 전자를 얻고 환원된다.