简单地说，分子的荧光寿命可以被认为是它在激发态 所存在的平均时间长度。这个时间长度又依赖于分子的类型以及分子所处的局 部环境。通常情况下，激发态的时间衰减是指数形式的， 如下面的公式所示。较之荧光强度测量，使用荧光寿命具 有其优势 : 荧光寿命是一种“绝对”测量，而不是强度那样的“相对”稳态测量 ( 一个时间平均信号 )。

I(t) = I0 exp(-t/τ)

以上公式中，τ 就是荧光寿命，即荧光强度衰减为其 初始值的 1/e 的时间。

有时，由于所研究样品中包含多种 荧光分子，或者由于荧光分子处于不同的局部环境中，也 可能是分子正处于某种变化之中，都会导致出现多个激发态。此时的荧光衰减过程就更为复杂。每个激发态都会存 在一个指数形式的衰减。

此时的荧光强度可以表示为多个指数衰减函数的总和的形式（下图），式中各个指数函数前面的系数 α 就代表每一项 τ 衰减对于所观察到的总的荧光衰减所占的相对比例。