Mikroreaktor adalah perangkat berskala sangat kecil di mana reaksi kimia dapat berlangsung. Biasanya, ukurannya kurang dari inci (2.54 cm) panjang dan lebar dan mungkin kurang dari seperenam belas inci (1.56 mm) ketebalan, meskipun dimensi bervariasi. Biasanya akan memiliki tabung input dan output, dengan saluran kecil atau ruang di dalam, di mana reaksi berlangsung. Biasanya reaktan dan produknya adalah cairan — cairan atau gas — yang dapat dimasukkan menggunakan pompa kecil atau elektro-osmosis. Pada 2011, mikroreaktor hanya digunakan untuk tujuan eksperimental dan pembuatan prototipe, tetapi ada prospek nyata untuk menggunakannya dalam jumlah besar untuk produksi massal bahan kimia yang berguna.
Perangkat biasanya dibangun dengan mengetsa saluran kecil ke bahan yang sesuai dengan cara yang mirip dengan pembuatan sirkuit terpadu. Mereka dapat dibuat dari wafer silikon, kaca, logam atau bahan keramik. Salurannya mungkin tidak lebih lebar dari rambut manusia. Etsa dapat dilakukan dengan laser, pelepasan listrik atau dengan cara kimia. Seringkali mikroreaktor dibuat dari dua pelat tergores yang diapit bersama.
Mikroreaktor menawarkan beberapa keuntungan signifikan dibandingkan cara yang lebih tradisional, skala yang lebih besar untuk melakukan reaksi kimia. Rasio luas permukaan terhadap volume yang tinggi memungkinkan reaksi berlangsung lebih cepat dan seringkali pada suhu yang lebih rendah daripada yang mungkin terjadi pada skala yang lebih besar. Reaksi yang sangat eksotermis yang biasanya berpotensi berbahaya atau merusak peralatan dapat dilakukan dengan aman; setiap panas yang dihasilkan menghilang dengan cepat karena volume reaktan yang jauh lebih kecil. Kegagalan di beberapa bagian pabrik kimia tradisional dapat mengakibatkan pelepasan sejumlah besar bahan kimia berbahaya atau menghentikan produksi sepenuhnya. Sebaliknya, pabrik yang terdiri dari sejumlah besar mikroreaktor tidak akan terpengaruh secara signifikan oleh kegagalan satu bagian.
Biasanya, mikroreaktor beroperasi dengan aliran reaktan yang kontinu. Meskipun laju keluaran dari mikroreaktor individu jelas sangat kecil, namun tetap dapat dianggap sebagai pabrik kecil. Ada potensi untuk menggunakan sejumlah besar mikroreaktor yang diproduksi secara massal yang ditumpuk bersama untuk menyediakan produk pada skala yang layak secara ekonomi, dan sejumlah kemungkinan sedang diselidiki.
Penggunaan mikroreaktor dalam sintesis organik adalah salah satu bidang yang sangat menjanjikan. Mereka menawarkan pencampuran reaktan yang cepat, waktu reaksi yang cepat, peningkatan hasil dan penanganan yang aman dari senyawa beracun dan eksplosif. Peningkatan dari produksi tingkat laboratorium ke industri tidak melibatkan perubahan apa pun pada prosedur untuk mencapai hasil yang optimal — ini hanya masalah penambahan lebih banyak unit mikroreaktor.
Penggunaan komersial potensial lainnya adalah dalam produksi biodiesel, alternatif bahan bakar fosil. Metode produksi saat ini membutuhkan bahan baku utama, minyak nabati dan metanol, untuk dicampur dengan katalis dan dibiarkan selama beberapa jam untuk menyelesaikan reaksi. Dalam mikroreaktor biodiesel, reaksinya hampir segera dan, sekali lagi, meningkatkan proses untuk menghasilkan jumlah yang berguna hanya akan melibatkan penggabungan sejumlah besar mikroreaktor.
Namun demikian, ada sejumlah masalah yang harus diatasi untuk mencapai produksi bahan kimia skala besar yang ekonomis menggunakan mikroreaktor. Salah satunya adalah efek dinding: reaktan dan produk cenderung menempel pada dinding ruang reaksi. Ini umumnya tidak signifikan untuk pembuatan kimia tradisional yang menggunakan bejana reaksi besar, tetapi pada skala mikro, sebagian besar potensi hasil mungkin hilang. Masalah lain adalah sulitnya melakukan reaksi yang melibatkan padatan, baik sebagai reaktan maupun sebagai produk, dalam mikroreaktor karena cenderung menyumbat saluran.