Reaktorin tilayhtälö kuvaa tekijöiden, kuten lähtöaineen pitoisuuden, reaktionopeuden ja reaktiojärjestelmän välistä suhdetta. Reaktorin ohjauksen tulee perustua tilayhtälöön reaktioprosessin stabiilisuuden varmistamiseksi.
Reaktorin tilayhtälö voidaan ilmaista seuraavasti: dC/dt=F(C_0 - C)/V - r(C)
jossa C edustaa lähtöaineen pitoisuutta, t edustaa aikaa, F edustaa virtausnopeutta, V edustaa reaktorin tilavuutta ja r edustaa reaktionopeutta. Tämä yhtälö kuvaa lähtöaineen pitoisuuden muutosten vaikutusta ajan, reaktionopeuden ja reaktorin tilavuuden myötä.