Fotony emitowane przez cząsteczkę mają niższą energię od tych, którymi została ona wcześniej wzbudzona. Pasma fluorescencji występują zatem przy większych długościach fali niż pasma wzbudzenia. W uproszczeniu dzieje się tak, ponieważ przejście emisyjne zachodzi po przekazaniu części energii oscylacyjnej do otoczenia w procesach bezpromienistych. Różnica w położeniu pasm wzbudzenia i emisji określana jest mianem przesunięcia Stokesa. Dokładna przyczyna oraz wielkość przesunięcia stokesowskiego zależy od danego układu – konkretnego fluorofora oraz jego otoczenia.
Stan wzbudzony może ulegać relaksacji także na drodze procesów bezpromienistych, czyli takich, w rezultacie których nie dochodzi do emisji światła. Procesy te są konkurencyjne dla fluorescencji i ich zachodzenie obniża prawdopodobieństwo jej zajścia.
Wydajność kwantowa Do opisu intensywności fluorescencji służy wielkość nazywana wydajnością kwantową. Z definicji jest to stosunek liczby fotonów wyemitowanych do zaabsorbowanych.
Maksymalna wartość wydajności kwantowej to 1 (czyli 100%). W rzeczywistości cząsteczki, których wydajność kwantowa fluorescencji to około 10% uważane są za dobrze fluorescencyjne.