Definicja odwołuje się do fizycznego pojęcia równowagi termodynamicznej i zmian stanu układu, zachodzących zgodnie z zasadami termodynamiki, w tym termodynamiki chemicznej. Według pierwszej zasady termodynamiki wielkość pracy (symbole lub ) – wykonywanej na układzie przez otoczenie lub przez układ na otoczeniu (np. przesunięcie tłoka silnika spalinowego, przepływ prądu elektrycznego, przemieszczenia lub zniszczenia obiektów w otoczeniu) – i ilości energii wymienianej z otoczeniem na sposób ciepła (Q) – jest związana ze zmianą energii wewnętrznej (ΔU) układu:
Od innych procesów zmiany stanu układu wybuch odróżnia jego gwałtowność, sprawiająca, że proces jest trudny do opanowania (kontroli przebiegu i przewidywania ostatecznych skutków). Może mieć charakter fizyczny (np. awarie zbiorników i rurociągów ciśnieniowych, gwałtowna przemiana fazowa wody w parę) lub chemiczny (najczęściej spalanie).
thumb|center|600px|Klasyfikacja wybuchów:♦ wybuchy chemiczne (np. rozgałęzione reakcje łańcuchowe),– homogeniczne, zachodzące w całej masie, inicjowane cieplnie/termicznie (ang. thermal runaway) lub fotochemicznie,– heterogeniczne (przemieszczający się front reakcji),♦ wybuchy fizyczne (gwałtowne wydzielenie się energii mechanicznej, np.