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En un circuito en serie compuesto por resistores, inductores y capacitores, cuando la reactancia capacitiva XC es igual a la reactancia inductiva XL, es decir, XC = XL, el voltaje U en el circuito está en fase con la corriente, y el circuito exhibe un comportamiento puramente resistivo. Este fenómeno se denomina resonancia en serie. Cuando ocurre una resonancia en serie en el circuito, la impedancia del circuito Z = √(R² + (XC – XL)²) = R, la impedancia total del circuito se minimiza y la corriente alcanzará su valor máximo.
Cuando ocurre la resonancia, debido a que la inductancia y la capacitancia son iguales, el valor eficaz del voltaje en bornes de la bobina y del condensador es igual, es decir: UL = UC. Debido a sus fases opuestas, estos dos voltajes se anulan mutuamente. El valor eficaz del voltaje en bornes de un condensador o una bobina es: UL = UC = XLI₀ = ω₀LI₀ = ω₀LU/R. En la fórmula, ω₀L/R se denomina factor de calidad del circuito resonante, que representa la relación entre los voltajes.
El factor de calidad es un parámetro importante para medir las características de los circuitos resonantes. Cuanto mayor sea la reactancia y menor la resistencia en un circuito, más alto será el factor de calidad. Por lo tanto, el valor de voltaje en el condensador o en el inductor será mucho mayor que el voltaje aplicado. El factor de calidad de los circuitos resonantes típicos de inductores y condensadores puede alcanzar decenas o incluso cientos. Por ello, la resonancia en serie también se denomina resonancia de voltaje. En los sistemas eléctricos, la resonancia en serie generará sobretensiones varias veces superiores al voltaje nominal de la red, lo que representa una gran amenaza para la seguridad de los equipos eléctricos.
En el circuito en serie R-L-C, el fenómeno en el que el voltaje y la corriente en el extremo de la línea están en fase se denomina resonancia en serie.