光反応（ひかりはんのう、英: photoreaction）は、光により引き起こされるさまざまな化学反応のこと。 化学物質は、適切な波長の光を吸収することで励起状態と呼ばれる反応活性の高い状態に変わる。その励起状態から一定の確率で、結合、解離、発光、酸化、還元などの化学変化が起こることがあり、その一連の過程が光反応と呼ばれる。ある基質から起こる光反応と光を用いない反応（暗反応）とで、生成物や選択性が全く異なることも数多い。また、同じ基質で起こる光反応であっても吸収する波長が異なれば、異なる励起状態を経て異なる化学変化が起こることがある。