水解作用是一種化學反應，涉及水分子與另一化合物反應，導致該化合物分解為兩部分，一部分水分子中的氫原子結合到其中的一部分，而羥基結合到另一部分，從而形成兩種或兩種以上新的化合物。
在無機化學中，水解反應通常指的是溶液中鹽電離出的離子與水所電離出來的H+或OH-離子結合生成弱電解質的反應。在有機化學中，水解反應是一種重要的反應，例如在生物體內參與代謝過程，製藥工業中的藥物合成等。此外，水解反應在工業上有廣泛套用，如生產醇和酚等。
水解反應可以採用間歇或連續式操作，具體方法取決於反應條件和所需產品的類型。例如，某些水解反應可以使用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸進行，有時還使用氫氧化鉀、氫氧化鈣、亞硫酸氫鈉等的水溶液。