Nelle reazioni esotermiche l'energia chimica viene rilasciata sotto forma di calore nell'ambiente circostante. Quando i legami dei reagenti si rompono, l'energia viene assorbita, ma quando si formano i legami dei prodotti, viene rilasciata più energia di quella assorbita. Questa energia in eccesso viene rilasciata sotto forma di calore, provocando un aumento della temperatura dell'ambiente circostante.

La variazione dell'energia interna di un sistema durante una reazione è uguale al flusso di calore tra il sistema e l'ambiente circostante. In una reazione esotermica, l'energia interna del sistema diminuisce perché il calore viene ceduto all'ambiente circostante. Ciò significa che l'energia totale dei prodotti è inferiore all'energia totale dei reagenti. La variazione di entalpia per una reazione esotermica è negativa perché il calore viene rilasciato dal sistema all'ambiente circostante.