Związek z położeniem w układzie okresowym Energia jonizacji obojętnych atomów zależy od liczby atomowej i waha się w granicach od kilku do dwudziestu kilku eV. Jest ona równa energii wiązania najsłabiej związanego elektronu walencyjnego. Największą energię jonizacji mają atomy gazów szlachetnych, co jest związane z faktem, że pierwiastki te mają zapełnione powłoki walencyjne. Najmniejszą energię jonizacji mają pierwiastki z pierwszej grupy układu okresowego posiadające na powłoce walencyjnej jeden elektron.
Proces jonizacji opisuje równanie:
W miarę usuwania kolejnych elektronów atomu energia jonizacji powstałego kationu rośnie, przy czym największa energia jonizacji związana jest z oderwaniem elektronu z powłoki wewnętrznej. W układzie okresowym pierwiastków obserwuje się wzrost energii jonizacji w okresie z lewej na prawo i spadek w grupie z góry na dół.
Niektórzy naukowcy mówiąc o energii jonizacji odnoszą się do określonego stanu elektronowego (odpowiadającego wybiciu elektronu z określonego orbitalu atomowego) a czasem rozpatrują energię jonizacji cząsteczek (por.