Диаграмма Фейнмана, на которой изображён обмен виртуальным фотоном (обозначен на рисунке волнистой линией) между позитроном иэлектроном.
Фотон — безмассовая нейтральная частица. Спин фотона равен 1 (частица является бозоном), но из-за нулевой массы покоя более подходящей характеристикой является спиральность, проекция спина частицы на направление движения. Фотон может находиться только в двух спиновых состояниях со спиральностью, равной 
. Этому свойству в классической электродинамике соответствует поперечностьэлектромагнитной волны.[9]
Массу покоя фотона считают равной нулю, основываясь на эксперименте и теоретических обоснованиях, описанных выше. Поэтому скорость фотона равна скорости света. По этой причине (не существует системы отсчёта, в которой фотон покоится) внутренняя чётность частицы не определена.[9] Если приписать фотону наличие т. н. «релятивистской массы» (термин ныне выходит из употребления) исходя из соотношения 
то она составит 
Фотон — истинно нейтральная частица (тождественен своей античастице)[49], поэтому его зарядовая чётность отрицательна и равна −1.
Фотон относится к калибровочным бозонам. Он участвует в электромагнитном и гравитационном взаимодействии.[9] Фотон не имеетэлектрического заряда и не распадается спонтанно в вакууме, стабилен. Фотон может иметь одно из двух состояний поляризации и описывается тремя пространственными параметрами — составляющими волнового вектора, который определяет его длину волны 
и направление распространения.
Фотоны излучаются во многих природных процессах, например, при движении электрического заряда с ускорением, при переходе атома или ядра из возбуждённого состояния в состояние с меньшей энергией, или при аннигиляции пары электрон-позитрон.[50] При обратных процессах — возбуждение атома, рождение электрон-позитронных пар — происходит поглощение фотонов.[51]
Если энергия фотона равна 
, то импульс 
связан с энергией соотношением 
, где 
— скорость света (скорость, с которой в любой момент времени движется фотон как безмассовая частица). Для сравнения, для частиц с ненулевой массой покоя связь массы и импульса с энергией определяется формулой 
, как показано вспециальной теории относительности.[52]
В вакууме энергия и импульс фотона зависят только от его частоты 
(или, что эквивалентно, от длины волны 
):
,
,
и, следовательно, величина импульса есть:
,
где 
— постоянная Планка, равная 
; 
— волновой вектор и 
— его величина (волновое число); 
— угловая частота. Волновой вектор указывает направление движения фотона. Спин фотона не зависит от частоты.
Классические формулы для энергии и импульса электромагнитного излучения могут быть получены исходя из представлений о фотонах. К примеру, давление излученияосуществляется за счёт передачи импульса фотонов телу при их поглощении. Действительно, давление — это сила, действующая на единицу площади поверхности, а сила равна изменению импульса, отнесённому ко времени этого изменения.