交換相互作用（こうかんそうごさよう、Exchange interaction）は電子のような同種フェルミ粒子の間で働く相互作用の一つである。1928年、ハイゼンベルクがハイトラー-ロンドンの方法を使って交換相互作用（この場合特に直接交換相互作用とも言う）から強磁性の発現について議論した。但し、この場合の交換相互作用による強磁性の実際の例は非常に少ないと思われている。古典力学による交換相互作用の説明はできず、典型的な量子力学の効果のひとつである。状態 i, j に対するスピンに関する演算子をそれぞれ、'、'とすると、の形で表される相互作用が交換相互作用である。Jは交換積分と言い、後で詳述する。最も簡単な場合として、2個の電子からなる系（2電子系）を考える。2電子系から多体系への拡張は近似と摂動を用いれば可能である。電子は半整数のスピンを持つフェルミ粒子なので、これは2スピン系と考えることもできる。また、フェルミ粒子なのでフェルミ統計に従い、パウリの排他原理により、2つの電子が同じ状態を占有することは禁止される。また、外場（原子のポテンシャルなど）やスピン軌道相互作用などは考えないこととする。二電子系における電子の波動関数 Ψ はスレーター行列式で表すと、となる。ψ、ψ は二電子系のそれぞれの電子に対応する波動関数で、これは座標 "r" に関する部分（軌道関数）とスピン σ に関する部分（スピン関数）とに変数分離できる（座標 "x" は、"x" = ("r

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