Atom jest w stanie podstawowym, gdy wszystkie elektrony w atomie mają najniższy poziom energii. W stanie wzbudzonym elektrony rozprzestrzeniają się na wyższy poziom energii i nie wszystkie są w stanie najniższe poziomy.
Jądro stanu podstawowego posiada elektrony na orbitach o najniższej energii. Ten stan ma najniższą energię potencjalną i jest bardziej stabilny niż atom w stanie wzbudzonym. Przykładem atomu, który ma elektrony w stanie podstawowym, jest wodór. Wodór ma dwa elektrony wypełniające swój pierwszy potencjalny poziom energii.
W stanie wzbudzonym elektrony nie wypełniają orbitali o najniższej energii. Cząsteczki i atomy mogą uzyskiwać energię zewnętrzną, co powoduje przesunięcie elektronu na najwyższą orbitę energetyczną. Podekscytowane elektrony stanu są mniej stabilne niż te w stanie podstawowym i mają więcej niż minimalną energię potencjalną. Gdy atomy nie znajdują się w stanie podstawowym, mogą do niego powrócić, wydzielając energię, gdy powracają do stanu niższej energii.
Przykładem elektronów przechodzących ze stanu podstawowego do stanu wzbudzonego jest reakcja fotochemiczna. Reakcje te zachodzą, gdy energia w postaci światła jest absorbowana przez cząsteczki. Elektrony w molekułach przeskakują orbitale, tworząc stan wzbudzony, który pozwala molekułom zmieniać struktury lub łączyć się z innymi.
