化学反応の反応速度は、注目した物質の変化の速度で表す。反応速度で濃度に着目するときは、モル濃度の変化速度で考えるのが一般である。
化学反応する物質Aが 

Δ
t

{\displaystyle \Delta t}
 の間に濃度が 

Δ
[
A
]

{\displaystyle \Delta [\mathrm {A} ]}
 変化したとすると、この反応速度 


v
A


{\displaystyle v_{A}}
 は 


v
A

=
|

Δ
[
A
]

Δ
t

|

{\displaystyle v_{A}=\left|{\frac {\Delta [\mathrm {A} ]}{\Delta t}}\right|}
  と表される。
ここで、絶対値がついているのは、反応速度を正の値にするためである。
Aが反応物で、Bが生成物の場合は、Aの濃度は減少するためため、 

Δ
[
A
]
<
0

{\displaystyle \Delta [\mathrm {A} ]<0}
 なので、 


v
A

=
−

Δ
[
A
]

Δ
t


{\displaystyle v_{A}=-{\frac {\Delta [\mathrm {A} ]}{\Delta t}}}
である。反応物Bの濃度は増加するため、

Δ
[
B
]
>
0

{\displaystyle \Delta [\mathrm {B} ]>0}
 より、


v
B

=

Δ
[
B
]

Δ
t


{\displaystyle v_{B}={\frac {\Delta [\mathrm {B} ]}{\Delta t}}}
  である。
具体的に、


H
2


+
I
2


⟶
2
HI

{\displaystyle {\ce {H2 + I2 -> 2HI}}}
 の反応速度について考えよう。
注目する物質が3種類あるので、濃度変化の速度の定義には、3通りの定義の仕方が生じる。物質によって、反応速度が違ってしまうと不便なので、そういうことが無くなるように、定義式で化学反応式の係数の逆数を濃度変化速度に掛けるのが一般である。
つまり、以上をまとめると、このHIの反応での3種類の物質の反応速度vの定義式は以下のようになる。
v
=
−

Δ
[
H
2

]

Δ
t

=
−

Δ
[
I
2

]

Δ
t

=

1
2


Δ
[
H
I
]

Δ
t


{\displaystyle v=-{\frac {\Delta [H_{2}]}{\Delta t}}=-{\frac {\Delta [I_{2}]}{\Delta t}}={\frac {1}{2}}{\frac {\Delta [HI]}{\Delta t}}}
なお、反応速度の単位には[mol/(l・分)]を用いるのが一般である。
以上は反応速度の定義式であった。
つぎに、実際の化学反応で、反応速度を性質を考えよう。まず、ヨウ化水素HIの生成の例で考えよう。水素[H]とヨウ素[I]の濃度を色々変えて実験された結果、次の結果が、実際の測定でも確認されている。
反応速度vは、左辺の反応物

[
H
2

]

{\displaystyle [H_{2}]}
と

[
I
2

]

{\displaystyle [I_{2}]}
の濃度に比例する。つまり、
v
=
k
[
H
2

]
[
I
2

]

{\displaystyle v=k[H_{2}][I_{2}]}
である。ただしkは、反応速度の比例定数。この式の意味を考えてみれば、反応が起こるには、反応に必要な物質どうしが接触または衝突することが必要なのであろうということが想像できる。
他の物質の化学反応の場合も考慮して、反応速度の一般の式を求めよう。
a[A]+b[B] +c[C]+  ・・・・ → x[X]+y[Y]+・・・・
となるとき、ほとんどの物質で、反応速度は次の式で表される。(「ほとんど」というように例外もある。例外の場合は後述する。まずは一般の場合から学習してほしい。)反応速度は、
v
=
k
[
A
]
a

⋅
[
B
]
b

⋅
[
C
]
c


{\displaystyle v=k[A]^{a}\cdot [B]^{b}\cdot [C]^{c}}
となる。
反応速度の式で、係数のaを[A]に乗じたりしているのは、たとえばa=3のときには、反応式
3[A] + b[B] ・・・・ → x[X]+y[Y]+・・・・
の式は、以下のように、
[A] + [A] + [A] + b[B] ・・・・ → x[X]+y[Y]+・・・・
のように書けるからである。
上記のような例に従わない場合の、代表的な例として


N
2

O
5


{\displaystyle N_{2}O_{5}}
がある。この物質の反応の仕組みも解明されているので、これを説明する。まず


N
2

O
5


{\displaystyle N_{2}O_{5}}
の反応式は、
2
N
2

O
5

→
2
N
2

O
4

+
O
2


{\displaystyle 2N_{2}O_{5}\rightarrow 2N_{2}O_{4}+O_{2}}
である。式から推定した反応速度vは、
v
=
k
[
N
2

O
5

]
2


{\displaystyle v=k[N_{2}O_{5}]^{2}}
である。しかし、実際の反応速度を測定した結果は、
v
=
[
N
2

O
5

]

{\displaystyle v=[N_{2}O_{5}]}
である。
では、次にこの謎を解明しよう。
じつは、


N
2

O
5


{\displaystyle N_{2}O_{5}}
 から


N
2

O
4


{\displaystyle N_{2}O_{4}}
 が生成される反応は、ひとつの反応では無いのである。