光子能夠在很多自然過程中產生，例如：在分子、原子或原子核從高能級向低能級躍遷時電荷被加速的過程中會輻射光子，粒子和反粒子湮滅時也會產生光子；在上述的時間反演過程中光子能夠被吸收，即分子、原子或原子核從低能級向高能級躍遷，粒子和反粒子對的產生。
在真空中光子的速度為光速，能量E和動量p之間關系為p=E/c；相對論力學中靜質量為的粒子的能量動量關系為。
光子的能量和動量僅與光子的頻率ν有關；或者說僅與波長λ有關。從而得到光子的動量大小為p=h/λ=hv/c。
其中h叫普朗克常數。
從光子的能量、動量公式可導出一個推論
粒子和其反粒子的湮滅過程一定產生至少兩個光子。原因是在質心系下粒子和其反粒子組成的系統總動量為零，由于能量守恒定律，產生的光子的總動量也必須為零；由于單個光子總具有不為零的大小為的動量，系統只能產生兩個或兩個以上的光子來滿足總動量為零。產生光子的頻率，即它們的能量，則由能量-動量守恒定律（四維動量守恒）決定。而從能量-動量守恒可知，粒子和反粒子湮滅的逆過程，即雙光子生成電子-反電子對的過程不可能在真空中自發產生。
光子具有波粒二象性
即說光子既具有一粒一粒的粒子的特性又有像聲波一樣的波動性。當時間為瞬時值時，光子以粒子的形式傳播；當時間為平均值時，光子以波的形式傳播。光子的波動性由光子的衍射而證明，光子的粒子性是由光電效應證明。
上面有人認為光子的動質量為零是錯誤的，光子的靜質量為零，否則的話其動質量將為無窮大。但其動質量卻是存在的，計算方法是這樣的：首先，由于頻率為v的光子的能量為E=hv，（其中h為普朗克常數），故由質能公式可得其質量為：m=E/c2=hv/c2其中c2表示光速的平方，該方法由愛因斯坦首先提出。