Kettenpolymerisation (engl. nach IUPAC chain polymerization,[1] im deutschen Sprachraum oft und nicht IUPAC-konform als Polymerisation bezeichnet[2]) ist eine Sammelbezeichnung für Kettenreaktionen, bei denen sich fortlaufend und ausschließlich gleiche oder unterschiedliche Monomere an eine wachsende Polymerkette angliedern.[3] Die wachsende Kette verfügt über mindestens ein aktives Zentrum, an dem die Addition der Monomere stattfindet. Je nach Struktur der aktiven Zentren lassen sich die Polymerisationen in radikalische, kationische, anionische und koordinative Kettenpolymerisationen unterteilen. Bei Kettenpolymerisationen findet bei der Addition keine Abspaltung von Nebenprodukten statt.
Keine Kettenpolymerisationen sind Polyadditionen und Polykondensationen, bei denen die Polymerisation im Stufenwachstum erfolgen und damit Reaktionen zwischen Molekülen aller Polymerisationsgrade stattfinden.