Bij exotherme reacties komt chemische energie in de vorm van warmte vrij aan de omgeving. Wanneer de bindingen van de reactanten breken, wordt energie geabsorbeerd, maar wanneer de bindingen van de producten ontstaan, komt er meer energie vrij dan er werd geabsorbeerd. Deze overtollige energie komt vrij als warmte, waardoor de omgeving in temperatuur stijgt.

De verandering in de interne energie van een systeem tijdens een reactie is gelijk aan de warmtestroom tussen het systeem en de omgeving. Bij een exotherme reactie neemt de interne energie van het systeem af omdat er warmte aan de omgeving wordt afgegeven. Dit betekent dat de totale energie van de producten lager is dan de totale energie van de reactanten. De enthalpieverandering voor een exotherme reactie is negatief omdat er warmte uit het systeem aan de omgeving vrijkomt.