У́ровни энергии — возможные значения энергии квантовых систем, состоящих из микрочастиц (элементарных частиц, электронов, протонов, атомных ядер, атомов, молекул) и подчиняющихся законам квантовой механики. Внутренняя энергия квантовых систем из связанных микрочастиц (например, атома, состоящего из связанных электростатическими силами ядра и электронов, или ядра атомного, состоящего из связанных ядерными силами протонов и нейтронов) квантуется — принимает дискретные значения, соответствующие устойчивым (стационарным) состояниям системы. Совокупность уровней энергии образует энергетический спектр системы — непрерывный, дискретный или смешанный.
Нижний уровень, соответствующий наименьшей возможной энергии системы, называется основным уровнем энергии, а все остальные уровни энергии — возбужденными уровнями энергии, так как для перехода на них систему необходимо возбудить — сообщить ей энергию. Дискретному энергетическому спектру соответствуют дискретные спектры испускания и поглощения энергии. При излучательных квантовых переходах между дискретными уровнями энергии и уровнями энергии, относящимися к непрерывной последовательности, а также между непрерывными последовательностями уровней энергии, получаются сплошные спектры поглощения (например, при фотоионизации атома, соответствующей переходу с дискретных уровней энергии на непрерывные уровни энергии, лежащие выше границы ионизации) или испускания (например, при рекомбинации ионов и электронов, соответствующей переходу с непрерывных уровней энергии на дискретные уровни энергии).
Характеристикой уровней энергии являются их ширины, связанные с временем жизни квантовой системы на уровне. Уровни энергии тем уже, чем больше время жизни, в согласии с соотношением неопределенностей для энергии и времени. При рассмотрении уровней энергии квантовых систем значения энергии принято отсчитывать от основного уровня. В оптической спектроскопии применяют термин «спектральный терм», значение которого отсчитывается для атомов от границы ионизации.