Verbrennt man eine Kerze, reagiert das Wachs mit Sauerstoff zu Kohlendioxid und Wasser, wobei Wärme und Licht freigesetzt werden. Dies ist eine exotherme Reaktion, also eine Reaktion, die Energie an die Umgebung abgibt. Die Produkte besitzen weniger Energie als die Ausgangsstoffe. Die überschüssige Energie wird als Wärme, Licht oder Schall freigesetzt. Verbrennung, Atmung und Neutralisation sind allesamt exotherme Reaktionen.

Die Energieänderung resultiert aus dem Brechen und Bilden von Bindungen. Das Brechen von Bindungen erfordert Energie, das Bilden von Bindungen setzt Energie frei. Bei einer exothermen Reaktion ist die bei der Bildung neuer Bindungen freigesetzte Energie größer als die zum Brechen bestehender Bindungen benötigte Energie. Das Nettoergebnis ist eine Energiefreisetzung. Die Enthalpieänderung ΔH ist negativ. Die Reaktion verläuft oft spontan, da die Produkte eine niedrigere Energie als die Edukte aufweisen.

Exotherme Reaktionen sind allgegenwärtig. Die Verbrennung von Brennstoffen treibt Motoren an, erzeugt Strom und heizt Häuser. Die Zellatmung oxidiert Glukose zu ATP und setzt dabei Energie frei. Die Neutralisation einer Säure mit einer Base setzt Wärme frei. Die Thermitreaktion zwischen Aluminium und Eisenoxid setzt so viel Wärme frei, dass flüssiges Eisen entsteht. Handwärmer nutzen die exotherme Oxidation von Eisen zur Wärmeerzeugung.

Exotherme Reaktionen können gefährlich sein, wenn sie nicht kontrolliert werden. Eine unkontrollierte Reaktion in einer Chemieanlage kann Explosionen und Brände verursachen. Deshalb verfügen Reaktoren über Kühlsysteme, Sicherheitsventile und Notabschaltverfahren. Die freigesetzte Energie ist zwar nützlich, muss aber kontrolliert werden.