มวลวิกฤต (อังกฤษ: critical mass) คือปริมาณที่น้อยที่สุดของวัสดุฟิสไซล์ที่จำเป็นสำหรับการรักษาปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ให้ยั่งยิน. มวลวิกฤตของวัสดุฟิสไซล์หนึ่งจะขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของนิวเคลียสของมัน (ให้ชัดเจนก็คือ, พื้นที่หน้าตัดสำหรับปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิชชั่น), ความหนาแน่นของมัน, รูปทรงของมัน, กระบวนการแยกไอโซโทป(สมรรถนะ)ของมัน, ความบริสุทธิ์ของมัน, อุณหภูมิของมัน, และสภาพแวดล้อมของมัน. แนวความคิดเป็นสิ่งสำคัญในการออกแบบอาวุธนิวเคลียร์.