Von photochemischen Reaktionen spricht man, wenn durch die Absorption von optischer Strahlung (UV-Strahlung verschiedener Bereiche sowie sichtbare Strahlung), ein System eine chemische Veränderung erfährt. Dabei ist diese Veränderung nicht auf die mit der Bestrahlung eventuell verbundene Temperaturerhöhung zurückzuführen.
Die Arten der photochemischen Reaktionen sind außerordentlich vielfältig. Als Primärakt bewirkt die Absorption eines Quants durch das Molekühl zunächst immer eine erste Umwandlung dieses Moleküls in eines oder mehrere Primärprodukte. Die primäre Quantenabsorption kann zur Anregung, Dissoziation oder auch Ionisation des Moleküls führen. In den meisten Fällen schließen sich dann Sekundärreaktionen des Systems mit den Primärprodukten oder zwischen den Primärprodukten an.
Führt die Absorption eines Strahlungsquants letztlich zur Bildung eines Moleküls des Endproduktes, so liegt eine Photoreaktion mit der Quantausbeute vor. Im Verlauf der Sekundärreaktion kann es aber auch zur Bildung einer Vielzahl von Molekülen des gewünschten Endproduktes kommen. In solchen Fällen kann die Quantenausbeute auf die Werte von 1000 und mehr steigen.
Sollte ein chemisches System im Bereich der Strahlungsmission der zur Verfügung stehenden Tauchlampen keine Absorption zeigen, so lässt sich gegebenenfalls durch Zugabe von sogenannten Sensibilisatoren doch eine photochemische Reaktion durchführen. Die Strahlungsquanten werden zunächst vom Sensibilisator absorbiert. Der Sensibilisator gibt dann die dabei aufgenommene Energie an andere Moleküle des Systems ab, wobei er selbst wieder in den Ausgangszustand zurückkehrt.