L'aggiunta di energia a un atomo lo porta dal suo stato fondamentale a uno eccitato. Consiste in genere nell'assorbimento di energia da parte degli elettroni in rotazione attorno al nucleo che si spostano su orbite più esterne. L'eccitazione è uno stato instabile perché l'atomo eccitato tende a ritornare spontaneamente al suo stato fondamentale con l'emissione dell'energia assorbita. Fenomeni di eccitazione si verificano anche nel nucleo degli atomi o nelle molecole, ma con processi diversi da quello che coinvolge gli elettroni.