Kemiallinen kinetiikka, fysikaalisen kemian osa-alue, joka käsittelee kemiallisten reaktioiden nopeuksien ymmärtämistä. Se on erotettava termodynamiikasta, joka käsittelee prosessin kulkusuuntaa, mutta ei sinänsä kerro mitään sen nopeudesta. Termodynamiikka on ajan nuoli, kun taas kemiallinen kinetiikka on ajan kello. Kemiallinen kinetiikka liittyy moniin kosmologian, geologian, biologian, insinööritieteiden ja jopa psykologian osa-alueisiin, joten sillä on kauaskantoisia vaikutuksia. Kemiallisen kinetiikan periaatteita sovelletaan sekä puhtaasti fysikaalisiin prosesseihin että kemiallisiin reaktioihin.
Yksi syy kinetiikan tärkeyteen on se, että sen avulla saadaan todisteita kemiallisten prosessien mekanismeista. Sen lisäksi, että tieto reaktiomekanismeista on sinänsä tieteellisesti kiinnostavaa, siitä on käytännön hyötyä päätettäessä, mikä on tehokkain tapa saada reaktio tapahtumaan. Monet kaupalliset prosessit voivat tapahtua vaihtoehtoisia reaktioreittejä pitkin, ja mekanismien tunteminen mahdollistaa sellaisten reaktio-olosuhteiden valitsemisen, jotka suosivat yhtä reaktioreittiä muiden sijasta.
Kemiallinen reaktio on määritelmän mukaan reaktio, jossa kemialliset aineet muuttuvat toisiksi aineiksi, mikä tarkoittaa, että kemiallisia sidoksia katkeaa ja muodostuu niin, että atomien suhteelliset sijainnit molekyyleissä muuttuvat. Samalla kemiallisia sidoksia muodostavien elektronien järjestelyissä tapahtuu muutoksia. Reaktiomekanismin kuvauksessa on siis käsiteltävä atomien ja elektronien liikkeitä ja nopeuksia. Yksityiskohtaista mekanismia, jolla kemiallinen prosessi tapahtuu, kutsutaan reaktiopoluksi tai -reitiksi.
Kemiallisen kinetiikan alalla tehty valtava työmäärä on johtanut siihen johtopäätökseen, että jotkin kemialliset reaktiot etenevät yhdessä vaiheessa; näitä kutsutaan alkeisreaktioiksi. Toiset reaktiot etenevät useammassa kuin yhdessä vaiheessa, ja niiden sanotaan olevan vaiheittaisia, yhdistettyjä tai monimutkaisia. Mittaamalla kemiallisten reaktioiden nopeuksia erilaisissa olosuhteissa voidaan osoittaa, eteneekö reaktio yhdessä vai useammassa vaiheessa. Jos reaktio on vaiheittainen, kineettiset mittaukset antavat näyttöä yksittäisten alkeisvaiheiden mekanismista. Tietoa reaktiomekanismeista saadaan myös tietyistä ei-kineettisistä tutkimuksista, mutta mekanismista voidaan tietää vain vähän, ennen kuin sen kinetiikkaa on tutkittu. Tällöinkin reaktiomekanismiin liittyy aina jonkin verran epäilyksiä. Tutkimus, kineettinen tai muu, voi kumota mekanismin, mutta ei voi koskaan vahvistaa sitä täydellä varmuudella.