La química altamente reactiva describe las reacciones químicas cuyo manejo y desarrollo suponen un reto debido a la naturaleza potencialmente peligrosa y/o energética de los reactivos, productos intermedios y productos que están presentes durante la síntesis. Estas químicas suelen implicar reacciones exotérmicas que requieren equipos especializados o condiciones de funcionamiento extremas (como bajas temperaturas) para garantizar un control adecuado. Garantizar unas condiciones de funcionamiento seguras y obtener la máxima cantidad de información de cada experimento son factores clave para diseñar y ampliar con éxito las químicas altamente reactivas.
Uno de los retos es que el muestreo del contenido del reactor durante la reacción suele ser poco práctico o imposible en las condiciones de funcionamiento deseadas. Además, como los materiales altamente reactivos suelen ser inestables, la precisión de cualquier posible análisis fuera de línea suele ser limitada.