在熱化學中，放熱反應是總標準焓變 ΔH? 為負的反應。 放熱反應通常會釋放熱量。 該術語經常與放能反應混淆，IUPAC 將其定義為……整體標準吉布斯能量變化 ΔG? 為負的反應。 強烈放熱反應通常也是放能反應，因為 ΔH? 對 ΔG? 有很大貢獻。 課堂上演示的大多數壯觀的化學反應都是放熱和放能的。 相反的是吸熱反應，它通常吸收熱量并由系統中的熵增加驅動。

例子很多：燃燒、鋁熱反應、強酸和強堿的結合、聚合。

這些樣品反應強烈放熱。

不受控制的放熱反應會導致火災和爆炸，這是一種浪費，因為很難捕獲釋放的能量。 大自然在高度受控的條件下影響燃燒反應，避免火災和爆炸，在有氧呼吸中捕獲釋放的能量，例如 用于 ATP 的形成。

化學系統的焓本質上是它的能量。 反應的焓變 ΔH 等于在恒定壓力下沒有電能輸入或輸出的情況下從（或進入）封閉系統傳出（或傳入）的熱量 q。 使用量熱法測量化學反應中的熱量產生或吸收，例如 用炸彈量熱計。 一種常見的實驗室儀器是反應量熱計，用于監測流出或流入反應容器的熱流。 可以特別準確地測量燃燒反應的放熱和相應的能量變化 ΔH。

放熱反應中釋放的測量熱能轉換為 ΔH?，單位為焦耳每摩爾（以前稱為 cal/mol）。 標準焓變ΔH?本質上是反應中的化學計量系數被認為是反應物和產物的量（摩爾）時的焓變； 通常，初始和最終溫度假定為 25 °C。 對于氣相反應，ΔH? 值與鍵能相關，可以通過以下方式很好地近似：

ΔH? = 反應物的總鍵能 ? 產物的總鍵能

根據定義，在放熱反應中，焓變具有負值：

ΔH = Hproducts - Hreactants < 0

從較小的值（產物的較低能量）中減去較大的值（反應物的較高能量）。