Fotólise é o processo de degradação de moléculas orgânicas por meio da radiação luminosa. Esse processo abrange normalmente os radicais livres, que dão início ao rompimento das ligações químicasde uma molécula, com a formação de íons.

Um bom exemplo de ocorrência de fotólise é a fotossíntese, processo fisioquímico realizado pelos vegetais a fim de produzir energia. A reação mais importante da fotossíntese é a fotólise da água, que ocorre na fase clara.

Tal processo se inicia com a absorção de energia luminosa por moléculas de clorofila. Essa energia absorvida excita (energiza) elétrons de clorofila, os quais são transferidos para uma substância aceptora de elétrons. A clorofila excitada recupera seis elétrons perdidos retirando-os de moléculas de água. Ao ter os elétrons removidos, as moléculas de água se decompõem em íons H+ e átomos livres de oxigênio. Esses últimos unem-se imediatamente dois a dois, produzindo moléculas de gás oxigênio (O2). Essa reação de decomposição da água nada mais é do que uma fotólise.

A reação de fotólise da água também é conhecida como reação de Hill