复合核反应（compound nuclear reaction）是指能量较低的入射粒子进入靶核后形成处于激发态的复合核，而出射粒子行为能反映复合核内部处于统计平衡状态的反应。特点为核反应截面出现窄而强的共振峰，表示复合核有相对长的寿命，粒子间通过相互碰撞进行充分的能量交换，达 到统计平衡状态。

对于中子诱导的核反应，当中子入射能很低时，如在几电子伏至千电子伏能区，截面出现窄而强的分立的共振峰，称为可分辨共振区。随着中子入射能量的提高，共振峰宽度变宽且共振间距变小，实验上便不能清晰地分清每个共振的特性，这一个能区称为不可分辨共振区。不同核素出现的不可分辨共振区的能区很不相同。当中子入射能继续提高时，反应截面呈现光滑曲线，称之为平滑区。但在平滑区进行高能量分辨率实验测量时，也可得到截面的涨落。这些无规的涨落现象反映了核反应的平衡统计，可揭示核反应机制或核结构方面的知识。这种统计涨落可分为能级宽度涨落、能级间距涨落及反应截面涨落三类。

复合核具有激发能，在核内粒子的无规碰撞过程中，根据统计规律，当一个核子或核子集团具有得到足够能量的概率时，可克服结合能而发射出去，称为复合核的退激发过程或蒸发过程。这种类型的核反应过程中，必须先考虑统计涨落后才能得到核反应概率的合理结果。