تصف معادلة حالة المفاعل العلاقة بين عوامل مثل تركيز المادة المتفاعلة، ومعدل التفاعل، ونظام التفاعل. يجب أن يعتمد التحكم في المفاعل على معادلة الحالة لضمان استقرار عملية التفاعل.
يمكن التعبير عن معادلة حالة المفاعل على النحو التالي: dC/dt=F(C_0 - C)/V - r(C)
حيث يمثل C تركيز المادة المتفاعلة، ويمثل t الوقت، ويمثل F معدل التدفق، ويمثل V حجم المفاعل، ويمثل r معدل التفاعل. تصف هذه المعادلة تأثير تغيرات تركيز المادة المتفاعلة مع مرور الوقت، ومعدل التفاعل، وحجم المفاعل.