Denomina-se potencial de ionização a energia necessária para retirar um elétron da sua camada de valência, ou seja, para tirar o ultimo elétron do átomo, esta energia pode variar conforme certas características do elemento. Como a carga do núcleo, quanto mais carga positiva o núcleo possuir mais fortemente ele atrairá seus elétrons para perto de si, e mais energia será consumida para retirá-los. Ou quanto ao tamanho do átomo, ou seja, seu raio atômico que quanto menor for mais atraído será os elétrons para perto do núcleo também sendo necessária uma grande quantidade de energia para retirá-los.
Para a retirada do elétron o átomo deve estar em estado gasoso, pois somente assim será possível medir a verdadeira energia que será necessária para a retirada do elétron, e também esta energia é a mesma com que o núcleo atrai o elétron, pois somente em estado gasoso os átomos se encontram isolados uns dos outros.
Estando nessas condições damos o nome de primeira energia de ionização há energia mínima necessária para a retirada do ultimo elétron da camada de valência, mas o primeiro a ser retirado e consequentemente de menor energia, pois está mais afastado do núcleo. À medida que se retira elétrons das camadas a energia de ionização aumenta, pelo fato que o núcleo vai possuindo mais cargas positivas que negativas e consegue atrair com mais força seus elétrons.
Usa-se comumente uma unidade de medida para este tipo de energia chamado de elétron-volt (eV).
Na tabela periódica dos elementos podemos deduzir quais elementos possuem maior energia de ionização; basta acompanhar seus raios atômicos que quanto menores, maior será a energia de ionização, e seus números atômicos que possuem seus números de prótons, ou seja, a carga positiva do átomo, sendo assim a energia de ionização cresce da esquerda para a direita e de baixo para cima.