烷烃分子中的氢原子被卤素原子取代的反应称为烷烃的卤化反应（Haloge-nation）。卤化反应通常是在加热、光照或自由基引发剂存在下进行的。例如甲烷在漫射光、加热或引发剂（如过氧化苯甲酰）条件下，氢原子可以被逐个取代，生成一氯甲烷、二氯甲烷、三氯甲烷和四氯化碳的混合物。烷烃的卤化在药物和药物中间体的合成中用途广泛。例如帕金森综合征治疗药物金刚烷胺的中间体1-氯金刚烷的合成：
