Addisjonsreaksjon er en kjemisk reaksjon der alle atomene i alle reaktantene er til stede i produktet. En del polymerer blir dannet ved hjelp av denne typen reaksjon.
Addisjonsreaksjoner kan bare skje med molekyler som har minst en dobbeltbinding eller trippelbinding.
En addisjonsreaksjon er det motsatte av en eliminasjonsreaksjon. Vi kan dele inn addisjonsreaksjoner i tre hovedtyper, de to første er polare mekanismer:

CH2=CH2 + Br2 → BrH2C-CH2Br
En tilsvarende reaksjon skjer med alle umettede forbindelser, og danner grunnlaget for en enkel test på umettethet, idet brom mister sin brune farge når det adderes til en dobbel- eller trippelbinding.
CH2=CH2 + H2O → H3C-CH2OH
Denne reaksjonen danner grunnlaget for produksjon av etanol fra naturgass.
CH2=CH2 + H2 → H3C-CH3
Dette skjer gjerne under høyt trykk. En tilsvarende prosess med hydrogen og umettet fett kalles gjerne herding, og brukes blant annet i margarinproduksjon.