Le azioni attrattive tra le molecole di un liquido (le forze di coesione) fanno sì che le molecole dello strato superficiale siano soggette ad una forza risultante non nulla che tende a farle spostare verso l'interno; esse pertanto tendono a sfuggire dalla superficie limite del liquido e di conseguenza questa tende ad assumere la estensione minima possibile (in assenza di altre forze, la superficie minima, è quella sferica).

Le molecole sulla superficie possiedono una energia potenziale superiore a quella delle molecole all'interno del liquido, sicché se si vuole aumentare la estensione della superficie libera di un liquido occorre spendere un'energia proporzionale all'aumento di superficie.

Se il liquido viene sottoposto ad una trasformazione che alteri esclusivamente la sua superficie S, si ha una variazione dell'energia interna, ΔU, che è praticamente pari alla variazione di energia potenziale dello strato superficiale, e quindi proporzionale all'incremento ΔS della superficie. Tale variazione di energia interna (per il Primo principio della termodinamica) è in parte (Q) fornita dall'energia cinetica delle molecole dell'ambiente ed in parte (L) corrispondente ad un lavoro meccanico che deve essere fornito dall'esterno.

Si definisce tensione superficiale (o energia libera superficiale) di un liquido la quantità di lavoro richiesto per aumentare la estensione della sua superficie di una unità mantenendo costante la temperatura del sistema, cioè l'aumento di energia libera (ΔF=ΔU-Q) per unità di superficie.

Nel momento in cui si debba tenere conto di ciò che si trova al di fuori del liquido, non è più sufficiente considerare le sole forze di coesione, in quanto la presenza di un altro corpo ha influenza sui valori della tensione, nel senso che le molecole di questo svolgono anch'esse delle azioni (le forze di adesione) sulle molecole dello strato superficiale del liquido. In effetti, per ragioni del tutto simili a quelle sopra indicate, anche la superficie dei solidi possiede un'energia libera superficiale, ΔS, ma a causa della mancanza di mobilità di tale superficie questa energia libera non è direttamente osservabile, né misurabile con metodi diretti.

Quando liquido e solido vengono in contatto, quindi, a causa delle interazioni tra le differenti fasi viene a stabilirsi una tensione interfacciale definita come l'energia addizionale per unità di area dovuta alla formazione di una interfaccia (supponendo anche la presenza di un gas) solido/liquido e solido/gas.