Une réaction d'homologation est une réaction chimique qui transforme un réactif en membre suivant d'une série homologue, c'est-à-dire en un composant de la même famille chimique, et qui ne diffère en général que par un groupe (-CH2-) supplémentaire. Un réactif subit une homologation lorsque sa chaîne d'unités structurelles semblables est allongée. Les réactions d'homologation les plus communes augmentent le nombre d'unités méthylène (-CH2-) dans la chaîne saturée d'une molécule. On compte parmi les réactions d'homologation : la synthèse de Kiliani-Fischer, où un aldose voit sa chaîne allongée par un procédé en trois étapes : une addition nucléophile d'un cyanure sur le groupe carbonyle terminal pour former une cyanohydrine ; une hydrolyse de la cyanohydrine donnant une lactone ; la réduction de cette lactone en son homologue aldose ; la réaction de Wittig entre un aldéhyde et la méthoxyméthylènetriphénylphosphine, qui produit un homologue aldéhyde ; la réaction d'Arndt-Eistert, homologation d'un acide carboxylique ; l'homologation d'ester de Kowalski, une alternative à la synthèse d'Arndt-Eistert. Elle a été utilisée pour convertir un ester α-aminé en ester β-aminé en passant par un intermédiaire ynolate ; l'homologation de Seyferth-Gilbert où un groupe carbonyle terminal d'un aldéhyde est converti en alcyne terminal, puis hydrolysé pour former à nouveau un aldéhyde ; l'homologation d'une amine primaire en trois étapes : méthylation de l'amine primaire en ammonium quaternaire ; substitution par l'ion cyanure et perte de trialkylamine ; réduction du nitrile. Certaines de ces réactions accroissent la chaîne carbonée de plus d'une unité. De façon similaire, il est possible de réduire une chaîne carbonée : la dégradation de Gallagher-Hollander (1946) permet de retirer une unité d'acide pyruvique à partir d'un acide carboxylique linéaire aliphatique, menant à un nouvel acide avec deux carbones de moins.