I en kemisk reaktion är övergångstillståndet den punkt där energin är högst. Denna energi kallas aktiveringsenergi. När två eller flera molekyler blandas kommer de att träffa varandra. Om de träffas med tillräckligt mycket energi för att gå igenom övergångstillståndet kommer de att reagera och bilda nya molekyler. I övergångstillståndet bildas nya bindningar medan de gamla bryts. I ett diagram eller en ritning markeras övergångstillståndet ofta med symbolen ‡ med dubbel dolk.
Det är mycket svårt att studera ett övergångstillstånd. Detta beror på att den har så hög energi att molekylerna stannar i den formen under en mycket kort tid, vanligtvis femtosekunder. Det är viktigt att inte förväxla övergångstillstånd med intermediärer. Intermediärer finns vid minimala energipunkter och de kan leva under mycket lång tid. Liksom ett övergångstillstånd befinner sig dock en intermediär mellan reagens och produkter i en reaktion.
Att studera övergångstillstånd är mycket viktigt för att förstå reaktionsmekanismer. Det finns teorier och datorprogram som kan användas för att beräkna hur övergångstillståndet ser ut. Detta är en del av den kemiska kinetiken.
