تعتبر الدراسات الحديثة في الفيزياء والكيمياء النظرية أن الذرة تتكون أساساً من ثلاثة أجزاء رئيسية وهي النواة التي تحتوي على البروتونات والنيوترونات، ثم هناك العدد الأكبر والأخف وزنًا من الجسيمات وهي الإلكترونات. تلعب الإلكترونات دوراً حاسماً في تحديد سلوك العنصر الكيميائي.

يستقر الإلكترون غالباً في مناطق متوسطة الحجم بالقرب من النواة تعرف باسم "المدارات". يمكن لكل مدار واحد -من بين الأنواع الأربعة الرئيسية للسطح الإحصائي والتي تشكل مجموعات مختلفة حسب ترتيب طاقتها-: S, P, D, F- استيعاب زوج من الإلكترونات. ومع ذلك، بعض هذه المدارات لديها القدرة لاستضافة أكثر من زوج واحد.

يمكن ملء المدارات بناءً على نظام معروف يسمى نظام Pauli Exclusion Principle والنظرية المعروفة باسم قاعدة Baude-Runge. تبدأ عملية الملء بمستويات الطاقة الدنيا وتتقدم إلى الأعلى تدريجياً وفق التسلسل التالي: (1S، 2S، 2P، 3S، 3P، 4S، 3D، 4P، 5S، 6P، 7S). تحدد قدرة كل مدار لاحتواء الإلكتروناتها خصائصه الفريدة. فالمدار "S" يستطيع احتضان الإلكترونين بينما يحتوي المدار "P" على ستة أماكن للإلكترونات، ويكون لدى "D" عشرة مساحات لهذه الجزيئات الصغيرة وسعة "F" تعادل أربعة عشر موقعاً.

أما بالنسبة للتعريف العلمي للإلكترون فهو يمثل أصغر جزء مشحون سالباً موجود في الذرة وهذا الجزء حيادي تقريبًا مادامت كمياته صغيرة جدًا عند المقارنة بالأجسام الأخرى مثل البروتونات والنيوترونات بنواتها الثقيلة نسبيًا. تعتبر كتلة الإلكترون حوالي 9.1 × ١٠^(-٣١) كغم مما يعادل نحو %1⁄1836 من وزن البروتون وهذا يعني أنها خفيفة للغاية مقارنة بكثافة الأشياء المعتادة. ومع ذلك فهي تتميز بشحنتها الكهربائية السلبية القوية نسبيا والتي تساوي تقريبًا (-1.6٠× 10⁻¹٩) كوولوم. يصنف مضاد الإلكترون أيضًا باعتباره أحد مكافحة الجسيمات يشبه تمام التركيب ولكن للشحنة الموجبة وبالتالي يعرف بجسم يُطلق عليه اسم "البوزيترونز" وينتج عنه أشعة جاما نتيجة اصطداماته بالإلكترونات الأصلية ذات نفس الوزن والشحنة المخالفة لكن من جهة أخرى وفي اتجاه مختلف ضمن نفس النظام الكمي والمعرف بذرة واحدة لعنصر معين .