希尔反应（Hill reaction）是指在光照条件下，绿色植物的叶绿体裂解水，释放氧气并还原电子受体的反应。该反应由英国科学家罗伯特•希尔发现，故称“希尔反应”。
希尔反应是指叶绿体借助光能使电子受体还原并放出氧的反应。当希尔（R．Hill，1939）用光照射加有草酸高铁的叶绿素悬浊液时，发现Fe3＋还原成Fe2＋并放O2（1939）。希尔反应一般可用下式表示：
（Hill reagent）或称希尔氧化剂（Hilloxidant）。虽然在光合成中，生理学上的希尔氧化剂是NADP＋，但用草酸高铁、铁氰化钾和苯醌等化合物也能观察到希尔反应。另外，虽然O2仍可作为氧化剂，但在这种情况可见有O2－（超氧阴离子）和H2O2的形成，而H2O2是由不均化反应造成的。
