Hydrolyysi on kemiallinen reaktio, jossa yhdiste hajoaa vettä lisättäessä takaisin lähtöaineikseen. Reaktio luovuttaa energiaa, kun taas vastareaktio, kondensaatioreaktio, sitoo energiaa. Esimerkiksi esterihydrolyysissä vesi saa aikaan esterin hajoamisen alkoholiksi ja karboksyylihapoksi. Hydrolyysireaktio tapahtuu yleensä hapon tai emäksen katalysoimana. Hydrolaasit ovat entsyymejä, jotka katalysoivat hydrolyysiä eli kovalenttisen sidoksen katkaisemista veden additioreaktiolla.