Na física, seção de choque é uma medida da probabilidade de que um processo específico ocorra quando uma radiação (feixe de partículas, ondas sonoras, luz ou raios X, por exemplo) intersecta um fenômeno localizado (um partícula, por exemplo). Por exemplo, a seção de choque de Rutherford é uma medida da probabilidade de que uma partícula alfa seja defletida por um ângulo durante uma colisão com um núcleo atômico. A notação usual para seção de choque é ${\displaystyle \sigma }$ (sigma) e é expressa em unidades de área, mais especificamente, barns. De certo modo, pode ser pensado como o tamanho do objeto deve ter para que um processo ocorra após a interação com a radiação. Em outras palavras, é um parâmetro de um processo estocástico.

Na física clássica, esta probabilidade frequentemente converge à uma proporção determinística da energia de excitação envolvida no processo, por exemplo, com o espalhamento da luz de uma partícula, a seção de choque especifica a quantidade de potência ótica espalhada da luz de uma dada irradiação (potência por área). É importante notar que embora a seção de choque tenha as mesmas unidades de área, a seção de choque não necessariamente corresponde ao tamanho físico atual do alvo dado por outras formas de medidas. Não é incomum que a área de seção de choque de um objeto espalhado seja muito maior ou menor que a seção de choque relativa a algum processo físico. Por exemplo, nanopartículas plasmônicas podem ter seções de choque do espalhamento da luz para frequências particulares que são muito maiores do que sua atual seção de choque de área.

Quando duas partículas discretas interagem na mecânica clássica, sua seção de choque mútua é a área transversal à seu movimento relativo dentro do qual elas devem se encontrar para haver o espalhamento. Se as partículas são duras esferas inelásticas que interagem apenas ao contato, sua seção de choque é relativa a seu tamanho geométrico. Se as partículas interagem através de alguma ação a distância, como eletromagnetismo ou gravidade, sua seção de choque de espalhamento é muito maior que seu tamanho geométrico.

Quando uma seção de choque é especificada como o limite diferencial de uma função de algumas variáveis de estado final, como ângulo e energia, é chamada de seção de choque diferencial. Quando a seção de choque é integrada sobre todo os ângulos de espalhamento (e possivelmente outras variáveis), é chamada de seção de choque total ou seção de choque integrada. Por exemplo, no espalhamento de Rayleigh, a intensidade espalhada nos ângulos frontais e traseiros é maior que a intensidade espalhada lateralmente, então a seção de choque frontal é maior que a  seção de choque diferencial perpendicular, e adicionando todas as seções de choque infinitesimais por todos ângulos com cálculo integral, podemos achar a seção de choque total.

Seções de choque podem ser definidas na física nuclear, atômica e de partículas para colisões de feixes acelerados de um tipo de partícula com alvos (fixos ou em movimento) de um segundo tipo de partícula. A probabilidade de alguma reação ocorrer é proporcional à sua seção de choque. Portanto, a especificação da seção de choque para dada reação é um indicativo da probabilidade de um dado espalhamento ocorrer.

A medida da taxa de reação de um dado processo depende fortemente de variáveis experimentais como a densidade do material do alvo, a intensidade do feixe, a eficiência de detecção do aparato, ou o ângulo de detecção.  Contudo, essa quantidades podem ser fatoradas, permitindo medidas da seção de choque de duas partículas adjacentes.

Seções de choque de espalhamento diferencial e total estão entre as quantidades mensuráveis mais importantes em física nuclear, atômica e de partículas.