Overgangstilstand, transition state, begreb i kemien, der knytter sig til en bestemt simplificeret teoretisk beskrivelse af kemiske reaktioner. Teorien muliggør en tilnærmet beregning af de såkaldte hastighedskonstanter, der bestemmer kemiske reaktioners hastighed (se reaktionskinetik). Overgangstilstanden er i denne teori en bestemt konfiguration (rumlig placering) af atomerne i en ustabil tilstand, hvor systemet ved en lille påvirkning har mulighed for enten at danne reaktionsprodukter eller at gå tilbage til reaktanterne. Overgangstilstanden defineres ved den konfiguration langs reaktionsvejen, hvor reaktionssandsynligheden er mindst mulig; se molekyldynamik (molekylær reaktionsdynamik).