Energija ionizacije, koja je količina energije potrebna za odvajanje elektrona od atoma, važna je za fiziku i kemiju. Ionizacijom atoma uklanja se elektron, a dodaje se pozitivni ion čime se mijenja cjelokupna struktura atoma. Kada je ioniziran, atom ne može stvarati normalne veze, pa se može koristiti u potpuno različite svrhe, ovisno o potrebama znanstvenika. Neki atomi imaju različite razine energije ionizacije, pri čemu se ionizacija odnosi prema redoslijedu energije. Ionizacija ima posebnu energetsku vrijednost koja se naziva elektronvolti.
Svaki atom ima barem jedan elektron, a taj elektron daje atomu negativan naboj. Ionizirati atom znači ukloniti jedan ili više elektrona da bi atom dobio pozitivan naboj iona. Dodavanje nespecificirane količine energije atomu neće dati odgovarajuće rezultate i može dovesti do toga da nema elektrona ili da previše elektrona pobjegne iz atoma. Jedan od načina izračunavanja energije ionizacije je provođenje struje kroz atom sve dok ne emitira svjetlost.
Energija ionizacije je mjera koliko je energije potrebno da jedan elektron otpuzi od atoma. To se događa primjenom pozitivnog naboja na atom. Kada je energija dovoljna, najudaljeniji elektron će pobjeći iz atoma i umjesto toga će se pridružiti izvoru energije. Kako bi atom bio uravnotežen, ion će zauzeti mjesto nedostajućeg elektrona, dajući atomu pozitivan naboj.
Neki atomi imaju istu energiju ionizacije za svaki elektron, ali drugi će imati različite energetske razine za elektron. Ako su potrebne različite razine energije, tada se to naziva prva energija ionizacije za prvi elektron, druga energija ionizacije za drugi i tako dalje dok se ne uračunaju svi elektroni. Ako je razina energije ista, tada se energija naziva jednostavno energijom ionizacije.
Količina potrebne energije mjeri se u elektronvoltima. Ovo mjerenje je ista količina kinetičke energije koju akumulira elektron kada prođe kroz električni potencijal od jednog volta. Kada je ionizacija prvi put otkrivena, uobičajeni volti su korišteni za mjerenje ionizacije, ali ovo mjerenje nije tako točno kao elektronvolti.
Periodni sustav elemenata grupira elemente prema mnogo različitih sličnosti, kao što je broj elektrona ili veličina atoma. Druga grupa na tablici je količina energije potrebna za ionizaciju. Za elemente više prema gore i desno, potrebno je više energije od elemenata u donjem lijevom dijelu periodnog sustava.