A reação de substituição ocorre quando um átomo ou radical, geralmente hidrogênio, é substituído por outro átomo ou radical na molécula orgânica. Nas reações de substituição, o hidrogênio ligado ao carbono menos hidrogenado é mais facilmente substituído. Exemplos incluem a formação de 1-cloro-propano a partir de 2-metil-butano e cloro sob luz solar, e vários tipos de reações de substituição como nitração, sulfonação e halogenação.