Năng lượng ion hóa thứ hai là năng lượng cần thiết để loại bỏ một điện tử thứ hai khỏi nguyên tử sau khi một điện tử đã bị loại bỏ. Luôn cần năng lượng để loại bỏ các điện tử khỏi nguyên tử, mặc dù lượng năng lượng thay đổi rất nhiều. Quá trình này được gọi là quá trình ion hóa, tạo ra các ion tích điện từ các nguyên tử trung hòa.
Năng lượng cần thiết cho mỗi lần ion hóa tăng lên, vì vậy năng lượng ion hóa thứ hai luôn lớn hơn năng lượng ion hóa thứ nhất. Điều này là do khó loại bỏ một điện tử khỏi một ion tích điện dương hơn một nguyên tử trung hòa. Một số nguyên tố như natri mất đi các electron đầu tiên chỉ với một ít năng lượng nhưng lại cần nhiều năng lượng hơn cho quá trình ion hóa thứ hai. Những người khác có sự tiến triển ổn định hơn của năng lượng ion hóa.
