La fotodesintegración (también llamada fototransmutación) es un proceso físico en el cual un fotón gamma de muy alta energía es absorbido por un núcleo atómico causando que este entre en un estado excitado, que inmediatamente decae emitiendo una partícula subatómica. Un solo protón, neutrón o partícula alfa es efectivamente expulsada del núcleo por el rayo gamma incidente. Este proceso es el inverso al de fusión nuclear, donde elementos ligeros a muy altas temperaturas se combinan para formar elementos más pesados liberando energía en el proceso. La fotodesintegración es endotérmica (que necesita energía) para núcleos atómicos mas ligeros que el hierro y exótermica (que libera energía) para núcleos atómicos más pesados que el hierro. La fotodesintegración es responsable de la nucleosíntesis de, al menos, algunos elementos pesados ricos en protones vía proceso p que tiene lugar en las supernovas.
