A segunda energia de ionização é a energia necessária para remover um segundo elétron de um átomo depois que um já foi removido. Sempre é necessária energia para remover os elétrons dos átomos, embora a quantidade de energia varie muito. Este processo é conhecido como ionização, que produz íons carregados de átomos neutros.
A quantidade de energia necessária para cada aumento de ionização, então a segunda energia de ionização é sempre maior do que a primeira energia de ionização. Isso ocorre porque é mais difícil remover um elétron de um íon carregado positivamente do que um átomo neutro. Alguns elementos como o sódio perdem seus primeiros elétrons com apenas um pouco de energia, mas requerem muito mais energia para a segunda ionização. Outros têm uma progressão mais estável de energias de ionização.