水分解（）是将水分解为氧气和氢气的化学反应：具效率性和经济性的光化学水分解将是带动氢经济发展的技术性突破。目前尚无工业级纯水分解应用，但两个子反应（氢气制造和氧气制造）相对成熟。工业上，海水或盐水分解主要用于生产氯气；然而，其制程余氢约佔全球氢气供应之5%。光合作用亦可进行水分解，但不会产出氢气。水分解之逆反应是氢燃料电池的基础。