Nukleofilní adice je preferovaná reakce u karbonylové skupiny.
Průběh reakce závisí na reakčních podmínkách a na povaze činidla. Pokud máme bazické prostředí, aduje se nejdřív nukleofil. Vzniká intermediát, který následně reaguje s elektrofilem.
Pokud máme kyselé prostředí, dochází nejdříve k ataku elektrofilu a aktivaci molekuly za vzniku konjugované kyseliny. Ta potom reaguje s nukleofilem snadněji než samotná karbonylová skupina. Tomuto způsobu podléhají i méně reaktivní nukleofily, takže můžeme říct, že se jedná o kysele katalyzovanou nukleofilní adici.
Tyto adiční reakce probíhají u aldehydů snadněji než u ketonů. Je to dáno právě kladným indukčním efektem alkylové skupiny, tzn. dodává elektrony směrem ke karbonylové skupině a tím částečně snižuje elektronový deficit, takže znesnadňuje adici nukleofilu. Naopak velmi reaktivními oxosloučeninami jsou ty, které ve své struktuře obsahují atomy (např. halogeny), které právě elektrony z karbonylové skupiny odčerpávají (např. α-halogenaldehydy nebo ketony).
Reaktivita adující se částice je dána její nukleofilitou. Je tedy zřejmé, že záporně nabité nukleofily se adují rychleji než nukleofily neutrální. Rychlost adice klesá přibližně v tomto pořadí: H− > R− > RS− > HO− > RO− > RNH2 > RSH > H2O > ROH.