W zależności od wartości współczynnika powielania neutronów wyróżnia się stany reakcji łańcuchowej: stan podkrytyczny – w kolejnych pokoleniach liczba neutronów powstałych z reakcji rozszczepienia i wywołujących kolejne rozszczepienia jest mniejsza od liczby neutronów inicjujących to pokolenie. Reakcja łańcuchowa nie będzie samopodtrzymująca się. stan krytyczny – liczba neutronów powstałych w reakcji rozszczepienia, które wywołają następne rozszczepienia, jest równa liczbie neutronów wywołujących reakcję w danym pokoleniu. Reakcja może przebiegać jako samopodtrzymująca się reakcja łańcuchowa. stan nadkrytyczny – liczba neutronów powstałych na danym etapie i dostępna dla kolejnego etapu jest większa niż liczba neutronów wywołujących etap.
Opisane powyżej definicje mają pełne zastosowanie do reaktora przy zerowym poziomie mocy (do około 1% mocy znamionowej reaktora) oraz w stanie ustalonym reaktora.