Fotony rzeczywiste i wirtualne są wzbudzeniami dokładnie tego samego pola kwantowego – pola elektromagnetycznego. Wzbudzenia rzeczywiste mogą propagować się bez żadnego oddziaływania na dowolnie duże odległości (z prędkością światła), a wzbudzenia wirtualne – nie.

Dwa spoczywające klasyczne ładunki elektryczne o różnych znakach przyciągają się wzajemnie, co zwykle rozumiemy jako oddziaływanie za pośrednictwem pola elektrycznego. Na poziomie kwantowym można to oddziaływanie przypisywać wymianie bardzo wielu fotonów wirtualnych o zerowej energii i niezerowym pędzie. Ich wymiana jest natychmiastowa, nie zajmuje w ogóle czasu. W tym kontekście nie jest możliwe wyobrażanie sobie fotonów wirtualnych jako czegoś podobnego do poruszających się punktów materialnych w fizyce klasycznej.

Fotony wirtualne w okolicy horyzontu czarnej dziury mogą stać się rzeczywistymi dzięki oddziaływaniu z polem grawitacyjnym. Powstające w ten sposób promieniowanie Hawkinga zostało opisane jedynie teoretycznie. Jego natężenie jest zbyt słabe, aby można było obecnie zweryfikować to przewidywanie obserwując czarne dziury z Ziemi.