プラズマ中で中性原子の電子が自身の束縛エネルギーに等しいエネルギーのイオンの束縛状態に移行する反応。
電子は通常高い励起状態に移行するので、基底状態に遷移するとき高いエネルギーの単色X線を放射する。そのため通常の熱的プラズマからの特性X線とは区別できる。荷電交換反応からのX線は、恒星、惑星状星雲から発見されている。また太陽系内では太陽風（イオン）が地球大気の電子、彗星の電子をとらえる荷電交換反応X線が観測されている。