研究重离子引起的核反应及其产物的化学，是核化学的一个重要的组成部分。重离子指比α粒子（氦4）重的离子，如碳12、氖22、钙45、铁56、氪84和铀238等。质子、氘核、氦3和氦4称为轻离子。
20世纪50年代中期，只有少数加速器能加速一些较轻的重离子，如碳、氮、氧等，用来进行一些初步的重离子核反应机理研究和合成超铀元素。到20世纪70年代和80年代，美国、前苏联、联邦德国、法国等相继花费了很大的投资，建造了各种大型的重离子加速器。其中著名的有美国劳伦斯-伯克利实验室的巨型重离子直线加速器（super HILAC）和法国冈城的国家大型重离子加速器（GANIL）等。
1976年原德国重离子研究协会又建成了一台原则上能加速周期表上从锂到铀的全部粒子的加速器，命名为全粒子直线加速器（UNILAC）。有了这些强大的重离子加速器以后，重离子核物理和重离子核化学的研究发展显著。
由于重离子的质子数较大，引起核反应的库仑作用比轻离子大得多；同时重离子给核反应带来的动量也较大，生成的复合核具有较高的激发能和角动量。重离子核反应引起了核的深刻变化，发生了新的核反应，并由此提出了新的反应机理，丰富了低、中能核物理和核化学的研究内容。
在库仑激发研究中，重离子核反应提供了巨大的库仑激发势，而且它的激发截面大，又能产生多次激发能级。重离子核反应还能形成高激发态和高角动量的核。这些对深入了解核结构和核力，发展核理论都起了很大的促进作用。
在重离子核反应机理的研究中，深部非弹性散射是一种崭新的核反应机理。从1973年以来，它引起了核科学家的极大重视，从理论和实验两个方面对这个新的核反应机理进行了大量的研究工作。
自1962年用重离子核反应发现了242Amm这类形状同质异能素（shape isomer）的自发裂变现象以来，在92＜Z＜98这个区域内共找到了近40个形状同质异能素，其中大部分核素是通过重离子核反应合成的。研究这种新的裂变核是裂变物理和裂变化学中的一个重要发展。
根据理论上的推算，存在约6000多种核素，目前科学家通过各种核反应途径已经发现的核素为2000多种，还有大量的核素有待于发现。虽然可以估计到绝大多数新核素的半衰期极短，且生成反应的截面又极小，合成和鉴定都很困难，但通过重离子核反应，每年都能发现一些新的核素。
在超铀元素的合成，尤其是后超铀元素及铹后元素（Z＞103）的合成中，重离子核反应始终起着主要的作用。1981年重离子研究协会的科学家，通过重离子核反应成功地合成了新元素107、108、109，这些新发现是重离子核化学的出色成果。
