Μέσα σε μια στερεά μάζα, τα μόρια περιβάλλονται από πανομοιότυπα μόρια με παρόμοιες ενεργειακές μετρήσεις. Στην επιφάνεια του στερεού, ωστόσο, τα μόρια είναι πιθανό να έρχονται σε επαφή με τον αέρα και μερικές φορές με υγρά ή άλλες μάζες διαφορετικών ενεργειακών μετρήσεων. Ως αποτέλεσμα, οι μετρήσεις επιφανειακής ενέργειας είναι πάντα διαφορετικές από αυτές που βρίσκονται στη μάζα ενός στερεού.
Και οι τρεις φάσεις — στερεό, υγρό και αέρας — έχουν μετρήσιμες επιφανειακές ενέργειες και επιφανειακές τάσεις. Τα μόρια έχουν τόσο τις ονομαζόμενες «συγκολλητικές κινήσεις» όσο και τις «συνεκτικές κινήσεις» που διέπουν τους τρόπους με τους οποίους αλληλεπιδρούν με τα μόρια γύρω τους. Οι συγκολλητικές κινήσεις επιδιώκουν να συνδεθούν με άλλους τύπους μορίων, ενώ οι συνεκτικές κινήσεις επιδιώκουν να συνδεθούν με παρόμοια μόρια. Εάν οι συνεκτικές κινήσεις είναι πιο εμφανείς, τα υγρά μόρια θα κολλήσουν μόνο σε μια επιφάνεια καθώς αντιστέκονται σε άλλα μόρια. Το αντίστροφο ισχύει εάν οι κινητήρες κόλλας είναι πιο εμφανείς.
Οι μετρήσεις επιφανειακής ενέργειας, επιφανειακής τάσης και τάσης επιφανειακής πυκνότητας αναλύουν τη συμπεριφορά διαβροχής μεταξύ υγρών και στερεών όταν οι επιστήμονες δοκιμάζουν τις θερμοδυναμικές ιδιότητες των στερεών. Όταν τα υγρά μόρια σε μια στερεή επιφάνεια σχηματίζουν σφαιρίδια συνοχής, οι επιστήμονες μπορούν να μετρήσουν τη γωνία επαφής αυτών των μορίων στη στερεή επιφάνεια. Αυτή η μέτρηση γωνίας επαφής λαμβάνεται με ένα όργανο που ονομάζεται γωνιόμετρο, το οποίο καθορίζει σε ποιο βαθμό η συνοχή ή η πρόσφυση είναι στην ανοδική τάση. Δύο άλλες δυνάμεις μπορούν να επηρεάσουν την επιφανειακή ενέργεια σε αυτή την περίπτωση. Εάν η επιφάνεια είναι τραχιά ή γνωστή ως υδρόφοβη, αυτό προκαλεί τα υγρά να σχηματίζουν σφαιρίδια σε υψηλότερες γωνίες. Αντίθετα, όταν μια επιφάνεια είναι υδρόφιλη, μια σταγόνα υγρού μπορεί να εξαπλωθεί για να καλύψει όσο μεγαλύτερο μέρος της επιφάνειας μπορούν να φτάσουν τα μόρια του υγρού.
Οι μετρήσεις επιφανειακής ενέργειας γίνονται συνήθως σε εξαιρετικά υψηλές θερμοκρασίες, όταν τα στερεά αντιδρούν με μικρές κινήσεις υπό την πίεση της θερμότητας, αλλά ο όγκος είναι σχεδόν σταθερός. Οι μετρήσεις της υγρής επιφανειακής ενέργειας λαμβάνονται χρησιμοποιώντας αυτό που ονομάζεται « τέντωμα υγρής μεμβράνης » της επιφάνειας. Μια μέθοδος, που ονομάζεται Δυναμική Μέθοδος Wilhelmy, περιλαμβάνει τη βύθιση ενός στερεού σε ένα υγρό που έχει προηγουμένως μετρηθεί για την επιφανειακή τάση και στη συνέχεια τη μέτρηση των δυνάμεων διαβροχής καθώς το στερεό απελευθερώνεται από το υγρό. Μια άλλη μέθοδος, που ονομάζεται Μέθοδος Γωνίας Επαφής Σκόνης, χρησιμοποιείται όταν οι επιστήμονες πρέπει να γνωρίζουν τα επίπεδα απορρόφησης και τις επιφανειακές ενέργειες πορωδών υλικών και σκονών.
Οι πρακτικές εφαρμογές αυτών των μετρήσεων επιφανειακής ενέργειας και οι διαδικασίες δοκιμών ωφελούν την ανάπτυξη βιομηχανικών και καταναλωτικών προϊόντων. Τα μέταλλα επικαλυμμένα με πολυμερή βασίζονται στις γνώσεις των επιστημόνων σχετικά με την πρόσφυση και τη συνοχή για την αντοχή και την αντοχή τους. Οι μετρήσεις επιφανειακής ενέργειας των υλικών λαμβάνονται για εφαρμογές οξείδωσης και χημικών δεσμών. Στη λιθογραφία, τα μελάνια πρέπει να εφαρμόζονται με τρόπο που επιτρέπει στις περιοχές της εικόνας να απορροφούν μελάνια και στις περιοχές που δεν έχουν εικόνα να παραμένουν απαλλαγμένες από μελάνια. Η έρευνα για την επιφανειακή ενέργεια έχει βελτιώσει αυτές τις διαδικασίες.