原子能結合爲晶體的根本原因，在於原子結合起來後整個系統具有更低的能量。設想把分散的原子（離子或分子）結合成爲晶體，在這個過程中，將有一定的能量W釋放出來，稱爲結合能。如果以分散的原子作爲計量內能的標準，則-W就是結合成晶體後系統的內能。
兩個或幾個自由狀態的粒子結合在一起時釋放的能量。自由原子結合爲分子時放出的能量叫做化學結合能，分散的核子組成原子核時放出的能量叫做原子核結合能。幾個粒子從自由狀態結合成爲一個複合粒子時所放出的能量。如自由原子結合爲分子時所放出的能量，該能量叫化學結合能。結合能數值越大，分子就越穩定。
因爲幾個粒子單獨的質量和要比他們結合成複合粒子的質量要大，虧損的那一部分質量以能量的形式釋放出去，那部分能量就叫結合能，大小爲虧損的質量乘光速的平方（根據愛因斯坦質能方程E=MC^2，C爲光速，m爲質量）。
結合能越大，需要更多的能量才能把原子核拆分。
但是每個原子核的核子個數不一樣，所以我們不能說結合能越大，原子核越穩定。
