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  具有熒光性的分子吸收入射光的能量後,其中的電子從基態 formula_1(通常為自旋單重態)躍遷至具有相同自旋多重度的激發態 formula_2,即 formula_3,這裡"h" = 普朗克常數, formula_4 = 入射光光子的頻率。處於激發態 formula_2 的電子可以通過各種不同的途徑釋放其能量回到基態。比如電子可以從 formula_2 經由非常快的(短於 formula_7 秒)內轉換過程無輻射躍遷至能量稍低並具有相同自旋多重度的激發態 formula_8 : formula_9,緊接著從 formula_8 以發光的方式釋放出能量回到基態 formula_1 : formula_12,這裡發出的光就是熒光,其頻率為 formula_13 。由於激發態 formula_8 的能量低於 formula_2,故在這一過程中發出的熒光的頻率 formula_13 低於入射光的頻率 formula_4 。熒光態的壽命為 formula_18 至 formula_19 秒,這就是前面提到的"立即"退激發的具體含義。通常電子從激發態 formula_2 躍遷至 formula_8 的內轉換過程非常的快,而且產生熒光的物質的分子可以通過所謂的振動弛豫過程很快地(約 formula_22 秒)經由碰撞達到熱平衡,這兩個效應使得絕大部分熒光源自於振動基態 formula_8 。總結產生熒光的反應過程為:  電子也可以從激發態 formula_8 經由系間跨越過程無輻射躍遷至能量較低且具有不同自旋多重度的激發態 formula_26(通常為自旋三重態),再經由內轉換過程無輻射躍遷至激發態 formula_27,然後以發光的方式釋放出能量而回到基態 formula_1 。由於激發態 formula_27 和基態 formula_1 具有不同的自旋多重度,這一躍遷過程是被躍遷選擇規則禁戒的,從而需要比釋放熒光長的多的時間(從 formula_31 秒到數分鐘乃至數小時不等)來完成這個過程;而且與熒光過程不同,當停止入射光後,物質中還有相當數量的電子繼續保持在亞穩態 formula_27 上並持續發光直到所有的電子回到基態。這種緩慢釋放的光被稱為磷光。  以上提到的電子退激發的機制可以用Jablonski 圖來表示。  熒光物質的量子效率定義為出射熒光光子數和入射光光子數的比。  此外,就發光細胞而言,螢光的產生是一種氧化反應,因此必須在有氧氣的環境下方能進行。細菌細胞中會產生一種發光酵素(luciferase)及醛類發光基質,而經由氧氣與能量物質的參與,共同反應而發出螢光;與螢火蟲的發光反應很類似。只是二者不同之處在於能量的供應有所不同;螢火蟲的發光能量來自三磷酸腺苷(ATP),而細菌的發光能量則來自黃素單核苷酸(FMNH2)。細菌發光的反應式如下。  由於醛類發光基質受到氧化,反應後成為一種酸類,且FMNH2亦氧化成為氧化態的FMN,因此這在化學反應上而言是一個氧化及釋放能量的過程,而釋放出的能量便是以發出螢光的形式表現出來。事實上,自然界中(尤其是海洋中)存在著許多發光細菌,但因這些細菌的分佈不夠密集,其微弱的發光現象便因亮度不夠而被我們忽略了。而唯有當大量發光細菌聚集在一起共同發光時,才能形成我們肉眼可以觀看到的發光現象。這也是為什麼通常只在具有發光器的海洋動物中才觀察到生物螢光的原因(發光器中聚集共生著高密度的發光細菌)。

  含有稀土元素的礦物螢石和方解石  極光也是高層大氣中的螢光現象。  此外,螢火蟲會利用自身一些發光細胞的生化反應,產生肉眼可見的螢光用來達到傳達訊息及求偶的目的。這種生物性的發光現象我們稱之為「生物螢光」。在大自然中,除了螢火蟲外,尚有許多其他生物可發出生物螢光,例如原生動物、真菌、甲殼類生物、昆蟲、烏賊、水母、低等植物以及細菌等。這些發光的生物中有的是靠自身細胞的生化反應而發光,有些則是靠共生的細菌來發光。

  有很多天然和人工合成的材料可以發出熒光,它們有著廣泛的應用。

  常見的熒光燈就是一個例子。 燈管內部被抽成真空再注入少量的水銀。燈管電極的放電使水銀髮出紫外波段的光。這些紫外光是不可見的,並且對人體有害。所以燈管內壁覆蓋了一層稱作磷(熒)光體的物質,它可以吸收那些紫外光併發出可見光。  可以發出白色光的發光二極體(LED)也是基於類似的原理。由半導體發出的光是藍色的,這些藍光可以激發附著在反射極上的磷(熒)光體,使它們發出橙色的熒光,兩種顏色的光混合起來就近似地呈現出白光。

  熒光在生化和醫藥領域有著廣泛的應用。人們可以通過化學反應把具有熒光性的化學基團粘到生物大分子上,然後通過觀察示蹤基團發出的熒光來靈敏地探測這些生物大分子。  例項:  很多生物分子具有內稟的熒光性,不需要外加其他化學基團就可以發出熒光。有時候這種內稟的熒光性會隨著環境的改變而改變,從而可以利用這種對環境變化敏感的熒光性來探測分子的分佈和性質。例如膽紅素與血清白蛋白的一個特殊位點結合時,可以發出很強的熒光。又如當血紅細胞中缺少鐵或者含有鉛時,會產生出鋅原卟啉而不是正常的血紅素(血紅蛋白);鋅原卟啉具有很強的熒光性,可以用來幫助檢測病因。

  寶石,礦物,纖維、魯米諾以及其他一些可以作為犯罪取證的材料可以在紫外線或者X射線的照射下發出不同性質的熒光。  紅寶石、翡翠、鑽石可以在短波長的紫外線下發出紅色的熒光,綠寶石、黃玉、珍珠也可以在紫外線下發出熒光。鑽石還可以在X射線下發出磷光。

  現時大部分國家之鈔票及證件等須要防偽的物品都會利用特殊的油墨於紫外線下發出熒光的特點防偽,但是製造認真的偽鈔可以偽造這一點頁特徵。  類似地,熒光筆也是利用含有熒光物質的墨水,而實現熒光效果的。

  由光照(通常是紫外線或X射線)激發所引起的發光稱為光致發光,例如熒光和磷光;由化學反應所引起的發光稱為化學發光,例如演唱會上用的熒光棒是通過兩種化學液體混合後發生化學反應發光的;由陰極射線(高能電子束流)所引起的發光稱為陰極射線發光,電視機映象管的熒光屏發光就是陰極射線發光;生物體的冷發光現象是生物發光,比如螢火蟲發出的光是“螢光”。  “螢”字在古漢語中與“熒”字通假;在部分華文地區,“螢”字使用在與昆蟲有關者。熒光在臺灣多稱螢光;在中國大陸多稱熒光,而“螢光”則通常是指螢火蟲或其他生物的發出的光。
熒光(英語:fluorescence)是一種光致冷發光現象。當某種常溫物質經某種波長的入射光(通常是紫外線或X射線)照射,吸收光能後進入激發態,並且立即退激發併發出出射光(通常波長比入射光的的波長長,在可見光波段);而且一旦停止入射光,發光現象也隨之立即消失。具有這種性質的出射光就被稱之為熒光。一般以持續發光時間來分辨熒光或磷光,持續發光時間短於10秒的稱為熒光,持續發光時間長於10秒的稱為磷光。在日常生活中,人們通常廣義地把各種微弱的光亮都稱為熒光。