Khi baking soda và giấm phản ứng với nhau, hỗn hợp sẽ nguội đi. Đó là một phản ứng thu nhiệt, một phản ứng hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh. Sản phẩm có nhiều năng lượng hơn chất phản ứng, vì vậy hệ thống lấy năng lượng từ môi trường. Nhiệt độ giảm xuống. Phản ứng thu nhiệt là ngược lại với phản ứng tỏa nhiệt, là phản ứng giải phóng nhiệt.

Sự thay đổi năng lượng đến từ việc phá vỡ và hình thành liên kết. Phá vỡ liên kết cần năng lượng. Hình thành liên kết giải phóng năng lượng. Trong một phản ứng thu nhiệt, năng lượng cần thiết để phá vỡ liên kết lớn hơn năng lượng giải phóng khi hình thành các liên kết mới. Kết quả cuối cùng là sự hấp thụ năng lượng. Sự thay đổi enthalpy, ΔH, là dương. Phản ứng không tự phát ở nhiệt độ thấp trừ khi sự thay đổi entropy đủ lớn để vượt qua enthalpy.

Phản ứng thu nhiệt rất phổ biến. Quang hợp là phản ứng thu nhiệt, hấp thụ năng lượng ánh sáng để chuyển hóa carbon dioxide và nước thành glucose và oxy. Sự phân hủy nhiệt của canxi cacbonat là phản ứng thu nhiệt. Hòa tan amoni nitrat trong nước là phản ứng thu nhiệt, đó là lý do tại sao túi chườm lạnh sử dụng nó. Phản ứng giữa bari hydroxit và amoni thiocyanat là phản ứng thu nhiệt mạnh và có thể làm đóng băng nước.

Phản ứng thu nhiệt được sử dụng trong các ứng dụng làm mát. Túi chườm lạnh tức thì, lon nước giải khát tự làm lạnh và một số quy trình công nghiệp dựa vào chúng. Chúng cũng rất quan trọng trong sinh học, nơi các phản ứng thu nhiệt thúc đẩy quá trình trao đổi chất và duy trì nhiệt độ cơ thể. Sự phân biệt giữa phản ứng thu nhiệt và tỏa nhiệt là nền tảng của nhiệt hóa học.