氧化還原反應是指涉及電子轉移的反應。氧化是指失去電子，還原是指獲得電子。兩者總是同時發生。失去電子的物質被氧化，獲得電子的物質被還原。氧化還原一詞正是由「還原」和「氧化」兩個字組合而成。它是最重要的化學反應類型之一。

助記詞 OIL RIG 有助於理解：氧化是損失，還原是增益。原子氧化時，其氧化態升高；還原時，其氧化態降低。氧化劑是接受電子並自身被還原的物質；還原劑是提供電子並自身被氧化的物質。在鋅離子和銅離子的反應中，鋅離子被氧化，銅離子被還原。鋅是還原劑，銅離子是氧化劑。

氧化還原反應無所不在。燃燒是氧化還原反應，呼吸作用是氧化還原反應，光合作用是氧化還原反應，腐蝕也是氧化還原反應。電池和燃料電池都依賴氧化還原反應。許多工業製程也利用氧化還原反應，包括從礦石中提煉金屬和合成化學品。

平衡氧化還原反應需要同時平衡質量和電荷。半反應法將反應分解為氧化半反應和還原半反應，分別平衡二者，然後將它們合併。失去的電子數必須等於獲得的電子數。此方法適用於酸性和鹼性溶液。