Bei der Diels-Alder-Reaktion vereinigt sich ein 1,3-Dien mit einem Alken (Dienophil) unter Bildung eines Cyclohexen-Derivates. Besonders leicht — sozusagen als "gute Dienophile" — reagieren Alkene mit elektronenziehenden Substituenten wie z.B. Maleinsäureanhydrid. An die Stelle der Alkene können auch Alkine oder Verbindungen mit Heteroelement-Mehrfachbindungen wie z.B. Sauerstoff im Singulett-Zustand treten. Auch das 1,3-Dien kann durch Heteroelement-Verbindungen mit konjugierten Doppelbindungen wie z.B. 1,2,4,5-Tetrazine ersetzt werden.
Diels-Alder-Reaktionen besitzen meist eine niedrige Aktivierungsenergie und gelten als [4+2]-Cycloadditionen mit einstufigem, konzertiertem Mechanismus.