一般以最簡單的氫原子為模型來討論這一概念。
氫原子的基態對應的是氫原子中唯一的一個電子處于可能達到的最低的原子軌道（也就是波函數呈球形的1s軌道，它具有最小的量子數）。當外界向該原子提供能量時（例如，吸收一個具有一定能量的光子），原子中的電子就可以提升到激發態（這時它的量子數比可能的最小的量子數至少多1）。如果入射光子能量足夠大，該電子會從對于該原子的束縛態中被“打”出來，失去了電子的原子即離子化了。
在被激發后，原子會以發射一個具有特定能量的光子的形式回到能量較低的激發態（或是基態）。處于不同激發態的原子發射的光子具有不同的電磁波譜，這顯示出它們各自獨特的譜線（亦稱“發射線”）。這些譜線中，以氫原子為例的氫原子光譜（亦稱“氫線”），含有萊曼系（Lyman series）、巴耳末系（Balmer series）、帕申系（Paschen series）、布拉開線系（Brackett series）、蒲芬德系（Pfund series）及漢弗萊斯系（Humphreys series）。
處于較高激發態的原子被稱為里德伯原子。一個由高度激發的原子組成的系統可以形成壽命較長的凝聚激發態，例如完全由激發態原子組成的凝聚相——里德伯物質（Rydberg matter）。氫氣同樣可以在加熱或通電的條件下進入激發態。