A doua energie de ionizare este energia necesară pentru a îndepărta un al doilea electron dintr-un atom după ce unul a fost deja eliminat. Ea necesită întotdeauna energie pentru a îndepărta electronii de la atomi, deși cantitatea de energie variază foarte mult. Acest proces este cunoscut sub numele de ionizare, ceea ce face ioni încărcați de la atomi neutri.
Cantitatea de energie necesară pentru fiecare ionizare crește, astfel încât a doua energie de ionizare este întotdeauna mai mare decât prima energie de ionizare. Acest lucru se datorează faptului că este mai greu să scoatem un electron dintr-un ion încărcat pozitiv decât un atom neutru. Unele elemente, cum ar fi sodiul, își pierd primele electroni cu puțină energie, dar necesită mult mai multă energie pentru a doua ionizare. Alții au o progresie mai constantă a energiilor de ionizare.