化学主方程（chemical master equation），理学-化学-物理化学-计算与理论化学，描述给定组成的化学反应体系中，各化学物种数目的概率分布随时间演化的微分方程。主方程是一个唯象的描述概率分布含时演化的一阶微分方程。计为系统处于态的概率，主方程常写为的形式。表示态之间的联系，是一种态-态之间的转移速率。也可以代表生灭过程，表示在系统中出现或消失的概率。从分子的尺度考虑一个化学反应，忽略掉其内在的自由度，可以利用化学主方程研究化学反应系统的涨落行为及其各种效应。对于化学反应系统而言，如果局域平衡的假定成立，在每两次相邻的反应事件之间发生着大量的弹性碰撞事件，这些弹性碰撞使得分子的分布充分地混乱，从而使系统失去记忆，因此在这种情况下的化学反应过程可以用马尔可夫（Markov）过程描述。如果不考虑扩散作用，可以把化学反应的整个系统中的粒子数取作随机变量，其变化就是粒子数的增加和减少。如果用表示时刻物种的数目取值为的概率，那么化学主方程可以写为：式中为系统中发生的第个反应步骤；为在该步反应中产生()或消耗()的分子数；为转移概率。