Phản ứng tỏa nhiệt là quá trình hóa học trong đó năng lượng được giải phóng dưới dạng nhiệt. Trong những phản ứng này, năng lượng hoạt hóa cần thiết để bắt đầu phản ứng nhỏ hơn năng lượng mà nó giải phóng. Phản ứng tỏa nhiệt thường kèm theo sự giải phóng nhiệt lượng và kéo theo sự thay thế các liên kết yếu bằng các liên kết mạnh hơn. Ví dụ về phản ứng tỏa nhiệt bao gồm phản ứng trung hòa, quá trình Haber, phản ứng thermite và phản ứng cháy.
Phản ứng thu nhiệt là quá trình hóa học trong đó hệ thống hấp thụ năng lượng từ môi trường xung quanh dưới dạng nhiệt. Trong quá trình phản ứng này, bình phản ứng trở lạnh do nó tiêu thụ nhiệt độ từ môi trường xung quanh, dẫn đến giảm nhiệt độ. Để phá vỡ một liên kết hóa học, nó cần năng lượng. Trong các phản ứng thu nhiệt, năng lượng phá vỡ liên kết của các chất phản ứng cao hơn tổng năng lượng hình thành liên kết của các sản phẩm. Ví dụ, khi hòa tan amoni clorua vào nước, cốc bị lạnh đi do dung dịch hấp thụ năng lượng từ môi trường bên ngoài.