交換相互作用は、同種粒子間でのみ起こる量子力学的効果である。古典力学による説明はできない量子力学効果のひとつである。粒子が電子の場合、J（交換積分）とK（クーロン積分）を導入すると、スピン一重項に対応する固有エネルギーはK+J、スピン三重項に対応する固有エネルギーはK-Jとなる。交換積分が正の場合、三重項エネルギーの方が一重項エネルギーよりも安定となる。このように交換積分によりスピン一重項、三重項の間でエネルギー差とエネルギーの大小が生じ、これを引き起こすのが交換相互作用と言える。Jは交換エネルギー、交換ポテンシャルとも呼ばれる。