Однак найцікавішими для практичного використання є реакції, що протікають при взаємодії ядер із нейтронами. Так як нейтрони позбавлені заряду, вони безперешкодно можуть проникати в атомні ядра і викликати їх перетворення.
Течія ядерних реакцій можливо і через механізм прямої взаємодії, в основному такий механізм проявляється при дуже великих енергіях бомбардуючих частинок, коли нуклони ядра можна розглядати як вільні.
Реакція, з якого починається ланцюжок формування важких ядер, є реакцією взаємодії двох ядер водню з утворенням дейтерію: H + 1H → 2He + e+ + νe, Ця реакція ніколи не спостерігалася в земних умовахоскільки вона протікає за рахунок слабкої взаємодії.
У відмінність від ядерних реакцій, при хімічних реакціях не змінюється загальна кількість ядер атомів та ізотопний склад хімічних елементів.