מספר החמצון, המכונה גם מדינת החמצון, המספר הכולל של האלקטרונים שאטום מרוויח או מאבד כדי ליצור קשר כימי עם אטום אחר.
לכל אטום שמשתתף בתגובה להפחתת חמצון (qv) מוקצה מספר חמצון המשקף את יכולתו לרכוש, לתרום או לשתף אלקטרונים. לדוגמא, ליון הברזל Fe 3+ יש מספר חמצון של +3 מכיוון שהוא יכול לרכוש שלושה אלקטרונים ליצירת קשר כימי, ואילו ליון החמצן O 2 - יש מספר חמצון של -2 מכיוון שהוא יכול לתרום שני אלקטרונים. בחומר ניטרלי אלקטרונית סכום מספרי החמצון הוא אפס; לדוגמא, בהמטיט (Fe 2 O 3) מספר החמצון של שני אטומי הברזל (+6 בסך הכל) מאזן את מספר החמצון של שלושת אטומי החמצן (−6).
אלמנטים מסוימים מניחים את אותו מספר חמצון בתרכובות שונות; לפלואור, למשל, יש מספר החמצון -1 בכל התרכובות שלו. אחרים, בייחוד הלא-מתכות ואלמנטים המעבר, יכולים להניח מגוון של מספרים של חמצון; לדוגמה, לחנקן יכול להיות כל מספר חמצון בין -3 (כמו באמוניה, NH 3) ו- +5 (כמו בחומצה חנקתית, HNO 3).
בנוזל של הכימיה האורגנית, מספר החמצון של יסוד שעשוי להתקיים ביותר ממצב חמצון אחד מסומן על ידי ספרה רומאית בסוגריים על שם היסוד - למשל, כלוריד ברזל (II) (FeCl 2) וברזל (III) כלוריד (FeCl 3).
