Enerji, kimyasal reaksiyonlarda birçok farklı rol oynayabilir ve kimyasal bir reaksiyonun ürünü, kimyasal bir reaksiyon için gerekli bir bileşen olabilir veya enerjinin kimyasal bir reaksiyonda çok az parçası olabilir. Ek enerji gerektiren kimyasal reaksiyonlara endotermik reaksiyonlar, enerji üretenlere ise egzotermik reaksiyonlar denir.
Endotermik reaksiyonlar, işlem sırasında bir sıcaklık düşüşü içerir. Buna karşılık, ekzotermik reaksiyonlar, bir alev yandığında veya patlayıcı bir reaksiyon patladığında meydana gelenler gibi tehlikeli miktarda enerji üretebilir. Enerjik olarak nötr reaksiyonlar doğal dünyada da ortaya çıkar.
Buz küplerinin erimesi, suyun buharlaşması, ekmek ekmeği ve bir gaz molekülünün fisyonu dahil endotermik kimyasal reaksiyonların birçok örneği vardır. Bu kimyasal reaksiyonların tümü net bir enerji girişi gerektirir. Buna karşılık, ekzotermik reaksiyonların örnekleri arasında suyun donması, yanan şekerler veya hidrokarbonlar ve nükleer fisyon bulunur. Bu reaksiyonların tümü net bir enerji artışı üretir.
Birçok kimyasal reaksiyon, bir yönde gerçekleştirildiğinde endotermiktir, diğerinde gerçekleştirildiğinde ekzotermiktir. Örneğin, iyon çiftleri oluşturma işlemi enerjiyi serbest bırakır, çiftlenmiş iyonları ayırmak ise bir enerji girişi gerektirir. Yoğuşma ve buharlaşma, yoğuşma üreten enerji ve enerji gerektiren buharlaşma ile benzer bir eğilim gösterir.
