Фото́лиз (от фото… и …лиз) (фотодиссоциация), расщепление одной или нескольких ковалентных связей в молекуле, происходящее в результате поглощения фотона. В широком смысле также фотохимический процесс, в котором такое расщепление играет решающую роль (фотохимические реакции).

Применение термина «фотолиз» распространилось на обозначение метода исследования механизма и кинетики быстрых химических реакций и их короткоживущих продуктов, основанного на возбуждении молекул световым импульсом продолжительностью несколько наносекунд, – импульсный, или флэш-фотолиз. Разработан М. Эйгеном, Р. Норришем и Дж. Портером, за что были удостоены Нобелевской премии по химии в 1967 г.

Фотолиз, в частности импульсный фотолиз, широко используется для изучения свободных радикалов, ионов, ион-радикалов, возбуждённых синглетных и триплетных состояний молекул, эксимеров и эксиплексов, фотохимических, фотобиологических и фотофизических процессов. Импульсный фотолиз применяется для изучения реакций в растворах и газовой фазе, а также для исследования процессов в полимерных матрицах или в твёрдых растворах при низких температурах.

Фотолиз галогенидов серебра используется для формирования скрытого изображения в фотоматериалах.