复合核（compound nucleus）是核反应过程中形成的核体系中间状态。

1936年N.H.D.玻尔提出核反应机制的复合核模型，把核反应分成两个阶段，第一阶段，入射粒子和靶核强烈相互作用，能量迅速分散给所有核子，使整个核处于激发态，形成复合核，其寿命比入射粒子穿行靶核的时间长得多；第二阶段，核处于激发态的复合核由其自身的寿命、能量、角动量和宇称决定其衰变方式。复合核模型假设复合核形成和衰变是两个没有关联的相互独立的阶段。

复合核模型提供了正确理解核反应共振现象的基础。在核反应中普遍存在下列现象，当入射粒子能量为某些特定值时，反应截面具有尖锐的极大值，称为共振峰。当入射粒子轰击相同靶核而发生不同核反应时，各种反应的共振峰往往具有相同的位置，这些共振峰正对应于复合核的准稳态。

玻尔的复合核概念在核物理发展史上曾起过重要作用，但实验表明并不是所有的核反应都经历复合模形成阶段，例如削裂反应和拾取反应都不能用复合核模型解释。

入射粒子和靶核发生强烈作用后，入射粒子能量迅续地在弹-靶系统所有核子上平均分配并达到统计平衡，此时的弹-靶系统，称为复合核。