เคมีที่มีปฏิกิริยาสูงอธิบายถึงปฏิกิริยาเคมีที่ท้าทายในการจัดการและพัฒนาเนื่องจากลักษณะที่อาจเป็นอันตรายและ/หรือพลังงานของสารตั้งต้นตัวกลางและผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ระหว่างการสังเคราะห์ สารเคมีเหล่านี้มักเกี่ยวข้องกับปฏิกิริยาคายความร้อนสูงซึ่งต้องใช้อุปกรณ์พิเศษหรือสภาวะการทํางานที่รุนแรง (เช่นอุณหภูมิต่ํา) เพื่อให้แน่ใจว่ามีการควบคุมที่เพียงพอ การรับรองสภาพการทํางานที่ปลอดภัยและได้รับข้อมูลสูงสุดจากการทดลองแต่ละครั้งเป็นปัจจัยสําคัญในการออกแบบและขยายขนาดสารเคมีที่มีปฏิกิริยาสูงให้ประสบความสําเร็จ
ความท้าทายประการหนึ่งคือการสุ่มตัวอย่างเนื้อหาของเครื่องปฏิกรณ์ระหว่างปฏิกิริยามักจะไม่สามารถทําได้หรือเป็นไปไม่ได้ภายใต้สภาวะการทํางานที่ต้องการ นอกจากนี้ เนื่องจากวัสดุที่มีปฏิกิริยาสูงมักไม่เสถียร ความแม่นยําของการวิเคราะห์แบบออฟไลน์ที่เป็นไปได้จึงมักถูกจํากัด

