电离是由中性物质形成一个或多个离子，或由已有离子生成电荷数更高的离子的过程。在原子物理学中，电离通常指从原子或分子中移除一个电子，使其成为带正电的粒子。广义而言，电离还包括电子附着，以及不释放自由电子而生成离子的化学过程。等离子体的形成、气体的电学行为以及许多分析技术，都以电离为基础。因此，电离的定义并不限于辐射将电子从原子中击出的常见情形。(old.goldbook.iupac.org)
电荷的形成及相关过程
一个简单的电子移除过程可表示为：
剩余粒子因失去负电荷而带正电。反之，中性粒子附着一个电子后，可以形成负离子。电离使电荷重新分布，并不会导致孤立系统的总电荷失衡：剩余离子与释放电子的电荷之和等于初始电荷。进一步移除电子，则会依次形成正电荷数更高的电荷态。(old.goldbook.iupac.org)
电离不同于激发。在激发过程中，电子进入能量更高的束缚态，但仍受原子束缚；而在移除电子的电离过程中，电子会脱离束缚。这两种过程都可能由光子吸收或碰撞引起。电离也不同于分子解离，后者指分子分裂成较小组成部分的过程：解离可以产生中性碎片，而产生带电碎片的过程也可以构成电离。(openstax.org)
能量需求
电离能是从某种指定粒子中移除一个电子所需的最低能量。第一电离能通常指从处于基态的中性原子或分子中移除一个电子所需的能量。对于氢，基态的电离阈值约为13.5984电子伏特。从带一个单位正电荷的离子中再移除一个电子称为第二次电离，其能量需求另有相应数值；逐次移除电子通常需要越来越高的能量。(goldbook.iupac.org)
对于分子，电离阈值取决于原子核几何构型的变化。绝热电离能对应于形成处于最低振动态的离子，并允许其结构发生弛豫。垂直电离能则对应于在分子几何构型不变的情况下移除电子。解释分子电子结构的测量结果时，这些区别十分重要。(goldbook.iupac.org)
物理机制
光电离发生于光子与物质相互作用并使电子逸出时。光子能量为 ，其中 为普朗克常数， 为频率。在简单的单光子过程中，光子提供的能量必须至少达到相应的电离能；多余能量可以转化为逸出电子的动能。高能紫外辐射和X射线是引起光电离的重要因素。(goldbook.iupac.org)
碰撞电离通过与运动粒子的相互作用传递能量。对于电子诱导的电离，一个代表性反应为：
入射电子并未被消耗，而是与从靶粒子中移除的电子一同出现在产物中。在质谱学中，这一过程的推荐名称为电子电离；IUPAC不建议在这一语境下使用旧称“电子轰击”。当温度足够高时，高能碰撞可以使气体电离，并促进等离子体的形成。(old.goldbook.iupac.org)
场电离由极强的电场引起，包括集中在表面附近的电场。实验室也可以利用高压放电、激光或电磁场产生电离物质。这些方法在能量传递给粒子的方式及所产生的电荷态方面有所不同。(publications.iupac.org)
溶液中的电离
在化学中，电离常用来描述通过与溶剂反应而形成离子的过程。例如，酸与水反应时，会将一个质子转移给水分子：
这一酸碱反应形成带相反电荷的粒子，而不释放自由电子。强酸在稀水溶液中基本完全电离，而弱酸则建立包含电离形式和未电离形式的化学平衡。(openstax.org)
酸的电离常数用于定量描述这一平衡。电离百分率表示初始酸中已发生反应的比例，但与指定温度下的平衡常数不同，它取决于初始浓度。弱酸被稀释时，电离百分率通常会增大。因此，酸的强弱与浓度是不同的性质：浓度高的弱酸并不会因此成为强酸。(openstax.org)
等离子体与自然环境
等离子体含有可自由运动的电子和离子，并表现出集体性的电磁行为。电离可以由高温、辐射或电能引起；因此，电离物质并不限于均匀加热至极高温度的气体。等离子体存在于太空中，也可以通过实验产生。(energy.gov)
电离层是地球高层大气中部分电离的区域。来自太阳的极紫外辐射和X射线将电子从大气中的原子和分子中移除。电子与离子的复合会抵消这一生成过程，而两者之间的平衡随昼夜变化。由此形成的带电粒子群会影响无线电波的传播和卫星通信信号。电离及随后的电子俘获，也有助于解释高温恒星附近气体发出的辐射。(helio.data.nasa.gov)
测量与应用
电离室利用辐射使气体电离时产生的电流，探测电离辐射。外加电压使释放的电子和正离子分别被相对的电极收集。测得的信号取决于电荷的产生与收集，因此可作为一种实用的辐射探测手段。(nrc.gov)
在质谱法中，电离提供可由仪器操控和分析的带电粒子。电子电离、光电离、场电离和化学电离是产生这些粒子的不同方式。它们的术语反映的是离子形成的机制，而非仅仅取决于原始样品是固态、液态还是气态。(old.goldbook.iupac.org)