临界质量（critical mass），是指维持核子连锁反应所需的裂变材料质量。不同的可裂变材料，受核子的性质（如裂变横切面）、物理性质、物料型状、纯度、是否被中子反射物料包围、是否有中子吸收物料等等因素影响，而会有不同的临界质量。影响临界质量的因素包括核素性质、纯度(一般称为富集度)。临界质量为维持链式反应所需要的裂变材料的最小质量称为临界质量。少量的裂变材料不能维持链式反应(绝大多数中子逃逸了)。临界质量的大小取决于裂变材料的种类、结构密度、几何形状以及核装置中有无中子反射层结构等。恩里科·费米最先发现超临界组合，不一定同时是超过即发临界。他的发现开展了受控制的连锁反应的研究，后来发展的核子反应堆及核能都是出于这一发现。