Als je een kaars aansteekt, reageert de was met zuurstof en produceert koolstofdioxide en water, waarbij warmte en licht vrijkomen. Dat is een exotherme reactie, een reactie die energie afgeeft aan de omgeving. De producten bevatten minder energie dan de reactanten. De overtollige energie wordt afgegeven als warmte, licht of geluid. Verbranding, ademhaling en neutralisatie zijn allemaal exotherme reacties.

De energieverandering is het gevolg van het verbreken en vormen van bindingen. Het verbreken van bindingen kost energie. Het vormen van bindingen geeft energie vrij. Bij een exotherme reactie is de energie die vrijkomt bij het vormen van nieuwe bindingen groter dan de energie die nodig is om bestaande bindingen te verbreken. Het nettoresultaat is een vrijgekomen energie. De enthalpieverandering, ΔH, is negatief. De reactie is vaak spontaan omdat de producten een lagere energie hebben dan de reactanten.

Exotherme reacties komen overal voor. De verbranding van brandstoffen drijft motoren aan, wekt elektriciteit op en verwarmt huizen. Bij de ademhaling in cellen wordt glucose geoxideerd tot ATP, waarbij energie vrijkomt. De neutralisatie van een zuur met een base produceert warmte. De thermietreactie tussen aluminium en ijzeroxide produceert zoveel warmte dat er gesmolten ijzer ontstaat. Handwarmers gebruiken de exotherme oxidatie van ijzer om warmte te genereren.

Exotherme reacties kunnen gevaarlijk zijn als ze niet onder controle worden gehouden. Een ongecontroleerde reactie in een chemische fabriek kan explosies en branden veroorzaken. Daarom hebben reactoren koelsystemen, overdrukventielen en noodstopprocedures. De vrijgekomen energie is nuttig, maar moet wel beheerd worden.