Les transformations nucléaires sont des réactions qui se déroulent à l'intérieur du noyau d'un atome et qui entraînent le dégagement d'une très grande quantité d'énergie : l'énergie nucléaire.
Contrairement aux transformations chimiques qui n'impliquent que les électrons situés en périphérie d'un atome, les transformations nucléaires se déroulent à l'intérieur même de son noyau. Elles entraînent alors une modification du nombre de protons et de neutrons (les nucléons), ce qui a pour effet de modifier la nature de l'élément.
Le noyau d'un atome contient une énorme réserve d'énergie. Lorsqu'une réaction s'y déroule, la réaction, alors dite nucléaire, est exothermique et dégage de très grandes quantités d'énergie. L'énergie produite par les transformations nucléaires peut être utilisée à diverses applications, telle que la production d'électricité.