w następnym etapie (znacznie szybszym niż poprzedni) produkt przejściowy łączy się z nukleofilem substytucję dwucząsteczkową (SN2) – w etapie limitującym szybkość reakcji (jedynym etapie tej reakcji) następuje jednoczesne przyłączenie nukleofila i odszczepienie grupy opuszczającej.
Reakcje substytucji nukleofilowej są bardzo rozpowszechnione w chemii organicznej. Są to wszystkie reakcje podstawienia, w których czynnikiem atakującym są woda, amoniak, alkohole, aldehydy, ketony, aminy i wiele innych związków.
Reakcje, w których kluczowy etap jest substytucją nukleofilową, to między innymi: estryfikacja reakcja Grignarda reakcja Maillarda hydroksylowanie kondensacja aldolowa.
Substytucja nukleofilowa na innych atomach Substytucja nukleofilowa nie ogranicza się do reakcji na elektrofilowym atomie węgla, lecz zachodzi także na innych atomach, np. fosforu, arsenu, krzemu itd. Taką sytuacją oznacza się, dodając po symbolu substytucji symbol atomu, którego ona dotyczy. Np.