Substytucja nukleofilowa - reakcja chemiczna podstawienia, w której czynnikiem atakującym jest nukleofil.

W zależności od mechanizmu przebiegu tej reakcji wyróżnia się dwa zasadnicze jej rodzaje:

substytucję jednocząsteczkową (SN1) - w etapie limitującym szybkość reakcji reaguje jedna cząsteczka: następuje odejście grupy odchodzącej i powstaje karbokation. W następnym etapie (znacznie szybszym niż poprzedni) karbokation łączy się z nukleofilem.
substytucję dwucząsteczkową: (SN2) - w etapie limitującym szybkość reakcji następuje jednoczesne przyłączenie nukleofila i odszczepienie grupy opuszczającej (nukleofuga).
Reakcje substytucji nukleofilowych są bardzo rozpowszechnione w chemii organicznej. Są to wszystkie reakcje podstawienia, w których czynnikiem atakującym są woda, amoniak, alkohole, aldehydy, ketony, aminy i wiele innych.

Reakcje w których kluczowy etap jest substytucją nukleofilową to m.in:

estryfikacja
reakcja Grignarda
reakcja Maillarda
Hydroksylowanie
Hydroliza
Kondensacja aldolowa
i wiele innych.