Przyczyną oddziaływania elektromagnetycznego jest posiadanie przez ciała ładunku elektrycznego. Oddziaływanie to w skali makroskopowej opisane jest prawo Coulomba, natomiast w mikroświecie konieczne jest zastosowanie bardziej skomplikowanej teorii, zwanej elektrodynamiką kwantową.
Oddziaływanie elektromagnetyczne pomiędzy cząstkami elementarnymi można wyjaśnić tym, że cząstki odczuwają swoją obecność dzięki wymianie nośnika oddziaływania, którym w tym przypadku jest foton.
Taka interpretacja zjawiska jest sprzeczna z prawami fizyki klasycznej, bowiem wyemitowany przez jedną z cząstek foton powinien zaburzyć jej stan energetyczny, czego jednak się nie obserwuje. Klasyczną zasadę zachowania energii ratuje jednak zasada nieoznaczoności Heisenberga, którą można zapisać w postaci:
\( \Delta t \Delta E \ge \frac{h}{4 \pi } \)
gdzie: Δt – nieoznaczoność czasu, ΔE – nieoznaczoność energii, h – stała Plancka.
Zmiana energii danej cząstki nie może więc trwać dłużej niż:
\( \Delta t \ge \frac{4}{4 \pi \Delta E} \)
Jeżeli jedna z oddziałujących cząstek wyemituje foton, to niedobór jej energii musi zostać dostatecznie szybko zniwelowany przez otrzymanie innego fotonu, wysłanego przez drugą z cząstek. Wymieniane podczas oddziaływanie elektromagnetycznego fotony nazywane są fotonami wirtualnymi, gdyż niemożliwe jest ich zaobserwowanie.