Vezavna energija je energija, potrebna za odstranitev delca iz atoma. Vsak del atoma ima vezavno energijo, vendar se izraz običajno uporablja za označevanje energije, potrebne za razdelitev jedra atoma. Ta energija je sestavni del razprav o jedrski fisiji in fuziji. Energija vezave elektronov se pogosteje imenuje energija ionizacije.
Energijo jedrskih vezi lahko opazujemo z merjenjem mase atoma, ki je manjša od vsote mase njegovih komponent. To je zato, ker se del mase jedrskih delcev pretvori v energijo po enačbi E=mc2. Manjkajoča masa je vir vezivne energije. Najmanjši atomi imajo najnižjo jedrsko vezno energijo. Nagiba se k povečanju z atomskim številom do železa, ki ima najvišjo vezno energijo; večji atomi so bolj nestabilni.
Jedra so sestavljena iz protonov in nevtronov. Podobni naboji odbijajo. Protoni so pozitivno nabiti, nevtroni, ki so nevtralni, pa ne zagotavljajo izravnave negativnega naboja. Vezi jedra morajo biti dovolj močne, da premagajo odbojne sile pozitivnih nabojev na protone. Posledično je v teh vezi shranjena velika količina energije.
Procesi jedrske cepitve in fuzije temeljijo na sproščanju jedrske vezavne energije. Pri fuziji se devterij, atom vodika z enim nevtronom, in tritij, atom vodika z dvema nevtronima, povežeta, da tvorita atom helija in rezervni nevtron. Reakcija sprosti energijo, ki je enaka razliki med vezno energijo pred in po fuziji. Pri cepitvi se velik atom, kot je uran, razcepi na manjše atome. Razpadajoče jedro sprošča nevtronsko sevanje in velike količine energije zaradi spreminjanja moči jedrskih vezi v novih atomih.
Ionizacijska energija elektrona se razlikuje glede na vrsto atoma, od katerega se loči, in število elektronov, ki so bili od tega atoma pred tem odstranjeni. Odstranjevanje zunanjih elektronov zahteva manj energije kot odstranjevanje notranjih in več energije je potrebno za razdelitev para kot za odstranitev osamljenega elektrona. Razlika v ionizacijskih energijah je razlog, da so nekatere konfiguracije stabilnejše od drugih: višja kot je naslednja ionizacijska energija, bolj stabilno je stanje atoma. V naravi prevladujejo stabilne spojine; ionizacijske energije dobesedno oblikujejo svet.