En fluorescencia, un objeto absorbe y libera luz de menor energía casi simultáneamente, pero en la fosforescencia, la liberación de luz se retrasa. Tanto la fluorescencia como la fosforescencia son tipos de fotoluminiscencia.
La diferencia en el tiempo antes de que se emita la luz en la fluorescencia y la fosforescencia se puede explicar al observar los procesos electrónicos involucrados. Lo que sucede en la fluorescencia es que cuando un electrón orbital de un átomo vuelve a su estado fundamental después de ser excitado a un estado cuántico más alto, emite un fotón de luz. Esto ocurre en cuestión de milisegundos. En la fosforescencia, la excitación a un estado superior implica un cambio en el estado de espín del electrón. Debido a esto, los electrones no pueden relajarse fácilmente al estado fundamental. Este proceso puede tomar minutos u horas.
Un ejemplo clásico de materiales fosforescentes son objetos que brillan en la oscuridad. Cuando se colocan en una habitación luminosa, estos artículos se cargan por un tiempo y luego brillan cuando se mueven a un lugar oscuro, y luego los objetos brillantes dejan de emitir luz después de un tiempo. Se puede ver un ejemplo de fluorescencia cuando se usa una luz negra. Ciertos objetos brillan inmediatamente, pero solo cuando la luz negra los ilumina.