Tenaga pengionan satu atom atau molekul menerangkan jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron daripada satu atom atau molekul dalam keadaan gas.

X → X⁺ + e^-

Unit untuk tenaga pengionan berbeza mengikut disiplin. Dalam fizik, tenaga pengionan biasanya dinyatakan dalam elektronvolt (eV) dan merujuk kepada jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron tunggal daripada satu atom atau molekul. Dalam kimia, tenaga pengionan biasanya dinyatakan sebagai kuantiti mol (tenaga pengionan mol atau entalpi) dan dinyatakan dalam unit kJ/mol atau kcal/mol (tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan satu mol elektron daripada satu mol atom atau molekul).

Tenaga pengionan ke-n merujuk kepada jumlah tenaga yang diperlukan untuk mengeluarkan satu elektron daripada satu spesis dengan cas (n-1). Contohnya, tiga tenaga pengionan pertama ditakrifkan seperti berikut:

Tenaga pengionan ke-1

X → X⁺ + e^-

Tenaga pengionan ke-2

X⁺ → X²⁺ + e^-

Tenaga pengionan ke-3

X²⁺ → X³⁺ + e^-

Umumnya tenaga pengionan ke-(n+1) adalah lebih besar daripada tenaga pengionan ke-n. Selalunya, tenaga pengionan seterusnya melibatkan mengeluarkan satu elektron daripada satu orbital yang lebih hampir dengan nukleus. Elektron-elektron dalam orbital yang lebih hampir mengalami daya tarikan elektrostatik yang lebih kuat; oleh itu, pengeluarannya memerlukan tenaga yang semakin banyak. Tenaga pengionan menjadi lebih tinggi di sebelah atas dan ke arah kanan jadual berkala.

Beberapa nilai tenaga pengionan bagi unsur-unsur dalam kala ketiga diberikan dalam jadual berikut:

Julat-julat besar dalam tenaga pengionan mol berlaku apabila unsur itu telah melepasi konfigurasi gas adi. Misalnya, seperti yang boleh dilihat di atas, dua tenaga pengionan molar magnesium yang pertama (mengeluarkan dua elektorn 3s daripada atom magnesium) adalah lebih kecil daripada tenaga pengionan yang ketiga, yang memerlukan pengeluaran elektron 2p daripada konfigurasi neon Mg²⁺ yang sangat stabil.

Tenaga pengionan juga adalah trend berkala di dalam susun atur jadual berkala. Tenaga pengionan pertama unsur-unsur secara umumnya meningkat apabila bergerak dari kiri ke kanan satu kala, ataupun dari bawah ke atas satu kumpulan. Semakin berkurang jejari atom suatu atom, semakin sukar untuk mengeluarkan satu elektron daripada nukleus yang lebih bercas positif. Tenaga pengionan bertambah dari kiri ke kanan satu kala dan menurun dari atas ke bawah satu kumpulan.