Lorsqu'on brûle une bougie, la cire réagit avec l'oxygène pour produire du dioxyde de carbone et de l'eau, en dégageant de la chaleur et de la lumière. Il s'agit d'une réaction exothermique, c'est-à-dire une réaction qui libère de l'énergie dans son environnement. Les produits possèdent moins d'énergie que les réactifs. L'énergie excédentaire est libérée sous forme de chaleur, de lumière ou de son. La combustion, la respiration et la neutralisation sont toutes des réactions exothermiques.

Le changement d'énergie provient de la rupture et de la formation de liaisons. La rupture des liaisons nécessite de l'énergie, tandis que leur formation en libère. Dans une réaction exothermique, l'énergie libérée lors de la formation de nouvelles liaisons est supérieure à l'énergie nécessaire à la rupture des liaisons existantes. Il en résulte un dégagement d'énergie. L'enthalpie de réaction, ΔH, est négative. La réaction est souvent spontanée car les produits ont une énergie inférieure à celle des réactifs.

Les réactions exothermiques sont omniprésentes. La combustion des carburants alimente les moteurs, produit de l'électricité et chauffe les habitations. La respiration cellulaire oxyde le glucose pour produire de l'ATP, libérant ainsi de l'énergie. La neutralisation d'un acide par une base dégage de la chaleur. La réaction de thermite entre l'aluminium et l'oxyde de fer libère tellement de chaleur qu'elle produit du fer en fusion. Les chauffe-mains utilisent l'oxydation exothermique du fer pour générer de la chaleur.

Les réactions exothermiques peuvent être dangereuses si elles ne sont pas maîtrisées. Une réaction incontrôlée dans une usine chimique peut provoquer des explosions et des incendies. C'est pourquoi les réacteurs sont équipés de systèmes de refroidissement, de soupapes de décharge et de procédures d'arrêt d'urgence. L'énergie libérée est utile, mais elle doit être gérée.