分子重排反应（molecular rearrangement reaction），又称重排反应。指某种化合物在试剂、温度或其他因素的影响下，发生分子中某些基团的转移或分子内碳原子骨架的改变的反应。分子重排可分为分子间重排和分子内重排。在重排中，迁移原子或基团完全游离并脱离原来的分子，然后与其他部分连接，这种重排称为分子间重排。分子内重排则与其他分子无关，迁移基团始终没有脱离原来的分子，仅从分子的一部分迁移到另一部分。重排的结果可能是：（1）生成原来化合物的同分异构体；（2）失去某些简单的分子（如水等）而生成另一种化合物。重排反应在有机化学中具有理论和实际的意义。如由四甲基乙二醇（频哪醇）转变为3,3-二甲基-2-丁酮的反应称邻叔二醇重排作用或频哪醇重排作用（pinacol conversion)。