Радио́лиз — разложение химических соединений под действием ионизирующих излучений. При радиолизе могут образовываться как свободные радикалы, так и отдельные нейтральные молекулы. Радиолиз в рассматриваемом контексте следует отличать от фотолиза, формально приводящего к тем же результатам для менее прочных химических связей, например для случаев фоторазложения бинарных молекул хлора под действием ультрафиолета или разложения либо полимеризации фоторезиста при засветке.

Примером радиолиза может служить распад молекулы воды под действием альфа-излучения по следующей схеме:

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O\rightarrow H_{2}O*\rightarrow H\cdot +HO\cdot }}}$

${\displaystyle {\mathsf {2H\cdot \rightarrow H_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {2HO\cdot \rightarrow H_{2}O_{2}}}}$

${\displaystyle {\mathsf {H_{2}O_{2}+HO\cdot \rightarrow HO_{2}\cdot +H_{2}O}}}$

${\displaystyle {\mathsf {HO_{2}\cdot +H_{2}O_{2}\rightarrow H_{2}O+HO\cdot +O_{2}}}}$

Продукты радиолиза по треку ионизирующей частицы образуют (в зависимости от энергии вторичного электрона) шпуры (шпоры), блобы и другие кластеры ионизации.

Радиолиз может радикально смещать равновесие химических реакций, инициировать и катализировать прохождение реакций, в иных условиях невозможных.

Радиолиз изучается радиационной химией и имеет прикладное значение применительно к первичным радиобиологическим процессам в радиобиологии.

Количественной характеристикой радиолиза является величина радиационно-химического выхода.