พลังงานที่มีผลผูกพันคือพลังงานที่จำเป็นในการกำจัดอนุภาคออกจากอะตอม แต่ละส่วนของอะตอมมีพลังงานยึดเหนี่ยว แต่คำนี้มักใช้เพื่ออ้างถึงพลังงานที่จำเป็นในการแยกนิวเคลียสของอะตอม พลังงานนี้เป็นส่วนประกอบสำคัญในการอภิปรายเรื่องการแตกตัวของฟิชชันและนิวเคลียร์ พลังงานที่มีผลต่ออิเล็กตรอนเรียกว่าพลังงานอิออไนเซชัน
พลังงานในพันธะนิวเคลียร์อาจถูกตรวจสอบโดยการวัดมวลของอะตอมซึ่งน้อยกว่าผลรวมของมวลของส่วนประกอบ นี่เป็นเพราะมวลของอนุภาคนิวเคลียร์ถูกแปลงเป็นพลังงานตามสมการ E = mc 2 มวลที่หายไปเป็นแหล่งของพลังงานที่จับกัน อะตอมที่เล็กที่สุดมีพลังงานยึดเหนี่ยวต่ำที่สุด มันมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้นเมื่อมีเลขอะตอมสูงถึงเหล็กซึ่งมีพลังงานยึดเหนี่ยวมากที่สุด อะตอมที่ใหญ่กว่าจะไม่เสถียร
นิวเคลียสทำจากโปรตอนและนิวตรอน ค่าใช้จ่ายที่คล้ายกันขับไล่ โปรตอนนั้นมีประจุเป็นบวกและนิวตรอนซึ่งเป็นกลางไม่ให้ประจุลบที่สมดุล พันธะของนิวเคลียสจะต้องแข็งแรงพอที่จะเอาชนะกองกำลังขับไล่ของประจุบวกในโปรตอน ดังนั้นจึงมีพลังงานจำนวนมากเก็บไว้ในพันธะเหล่านั้น
กระบวนการฟิชชันของนิวเคลียร์และฟิวชั่นขึ้นอยู่กับการปลดปล่อยของพลังงานที่มีผลผูกพันนิวเคลียร์ ในฟิวชันดิวเทอเรียมอะตอมไฮโดรเจนที่มีหนึ่งนิวตรอนและไอโซโทปซึ่งเป็นอะตอมไฮโดรเจนที่มีสองนิวตรอนพันธะรูปอะตอมฮีเลียมและนิวตรอนสำรอง ปฏิกิริยาจะปลดปล่อยพลังงานเท่ากับความแตกต่างระหว่างพลังงานจับยึดก่อนและหลังการหลอมรวม ในฟิชชันอะตอมขนาดใหญ่เช่นยูเรเนียมจะแยกเป็นอะตอมที่เล็กกว่า นิวเคลียสที่เน่าเปื่อยจะปล่อยรังสีนิวตรอนและพลังงานจำนวนมากจากการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของพันธะนิวเคลียร์ในอะตอมใหม่
พลังงานไอออไนเซชันของอิเล็กตรอนจะแตกต่างกันไปตามประเภทของอะตอมที่ถูกแยกออกและจำนวนของอิเล็กตรอนที่ถูกลบออกจากอะตอมก่อน การถอดอิเลคตรอนออกมานั้นต้องการพลังงานน้อยกว่าการเอาอิเลคตรอนชั้นในออกไปและจำเป็นต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการแยกคู่ออกมามากกว่าการเอาอิเล็กตรอนแบบโลนออก ความแตกต่างของพลังงานอิออไนเซชันคือเหตุผลที่การกำหนดค่าบางอย่างมีความเสถียรมากกว่าแบบอื่น: ยิ่งพลังงานอิออไนเซชันถัดไปสูงเท่าไหร่เสถียรภาพยิ่งกว่าคือสถานะของอะตอม สารประกอบที่เสถียรมีอยู่ในธรรมชาติ พลังงานอิออไนเซชันจะกำหนดรูปร่างของโลก
