用量反応関係(ようりょうはんのうかんけい)とは、生物に対して化学物質や物理的作用(放射線や高温・低温などの刺激・ストレス)を与えたときに、物質の用量・濃度や作用強度と、生物の反応(薬効や有害性など)との間に見られる関係をいう[1]。単一個体で用量に応じて反応の程度が変化する関係をいう場合と、個体群全体の統計的性質をいう場合がある。例えば「生死」のように二者択一的な反応を指標とする場合、致死量、あるいは病気に有効な投与量は個体により異なるので、個体群全体の死亡率で反応を表現する。
用量反応関係を明らかにすることは、医薬品や環境汚染物質等の効力および安全性やリスクを評価する上で不可欠である。