La fissione spontanea (in inglese: spontaneous fission, SF) è una forma di decadimento radioattivo caratteristica di isotopi molto pesanti. È teoricamente possibile per qualsiasi nucleo atomico la cui massa sia maggiore di o uguale a 100 unità di massa atomica (u), cioè gli elementi vicini al rutenio. In pratica, tuttavia, la fissione spontanea è energeticamente fattibile soltanto per masse atomiche al di sopra di 230 u (gli elementi vicini al torio). Gli elementi più suscettibili di fissione spontanea sono gli attinoidi ad alto numero atomico, come il mendelevio e il laurenzio, e gli elementi trans-attinoidi, come il rutherfordio.