Zweite Ionisierungsenergie ist die Energie, die benötigt wird, um ein zweites Elektron aus einem Atom zu entfernen, nachdem eines bereits entfernt wurde. Es wird immer Energie benötigt, um Elektronen aus Atomen zu entfernen, obwohl die Energiemenge stark variiert. Dieser Vorgang wird als Ionisierung bezeichnet, bei der aus neutralen Atomen geladene Ionen hergestellt werden.
Die Energiemenge, die für jede Ionisation benötigt wird, steigt, sodass die zweite Ionisationsenergie immer größer ist als die erste Ionisationsenergie. Dies liegt daran, dass es schwieriger ist, ein Elektron aus einem positiv geladenen Ion zu entfernen als einem neutralen Atom. Einige Elemente wie Natrium verlieren ihre ersten Elektronen mit nur wenig Energie, benötigen aber für die zweite Ionisation wesentlich mehr Energie. Andere haben eine stetigere Progression der Ionisierungsenergien.