Overflateaktive stoffer (vanligvis referert til som overflateaktive stoffer) er amfipatiske molekyler som består av en ikke-polar hydrofob del, vanligvis en rett eller forgrenet hydrokarbon eller fluorkarbonkjede som inneholder 8-18 karbonatomer, som er festet til en polar eller ionisk del (hydrofil). Den hydrofile delen kan derfor være ikke-ionisk, ionisk eller zwitterionisk, ledsaget av motioner i de to siste tilfellene. Hydrokarbonkjeden interagerer svakt med vannmolekylene i et vandig miljø, mens den polare eller ioniske hodegruppen interagerer sterkt med vannmolekyler via dipol-eller ion-dipol-interaksjoner. Det er denne sterke samspillet med vannmolekylene som gjør overflateaktivt middel løselig i vann. Den kooperative virkningen av dispersjon og hydrogenbinding mellom vannmolekylene har imidlertid en tendens til å presse hydrokarbonkjeden ut av vannet, og derfor blir disse kjedene referert til som hydrofobe. Balansen mellom hydrofob og hydrofil del av molekylet gir disse systemene sine spesielle egenskaper, for eksempel akkumulering ved forskjellige grensesnitt og forening i løsning (for å danne miceller). Drivkraften for overflateaktivt adsorpsjon er senking av den frie energien til fasegrensen. Grenseflaten fri energi per arealenhet er mengden arbeid som kreves for å utvide grensesnittet. Denne grenseflatefrie energien, referert til som overflate-eller grenseflatespenning, γ, er gitt i mJm – 2 eller mNm−1. Adsorpsjon av overflateaktive molekyler ved grensesnittet senker γ, og jo høyere overflateaktivt adsorpsjon (dvs. jo tettere laget er), jo større reduksjon i γ. Graden av overflateaktivt adsorpsjon ved grensesnittet avhenger av overflateaktivt struktur og arten av de to fasene som møter grensesnittet. Overflateaktive midler aggregerer også i oppløsning som danner miceller. Drivkraften micelleformasjon (eller mikellisering) er reduksjonen av kontakt mellom hydrokarbonkjeden og vannet, og reduserer dermed systemets frie energi. I micellen er de overflateaktive hydrofobe gruppene rettet mot det indre av aggregatet, og de polare hodegruppene er rettet mot løsningsmidlet. Disse micellene er i dynamisk likevekt, og valutakursen mellom et overflateaktivt molekyl og micellen kan variere etter størrelsesordener, avhengig av strukturen av overflateaktivt molekyl.