Egy atom elektronjai energiaszinteken, alszinteken és pályákon helyezkednek el. Az elektronkonfiguráció ezt az elrendezést írja le. Számok és betűk sorozataként írják le: 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 A 4p6 például a kripton. A szám a fő energiaszintet jelöli. A betű az alszint típusát jelöli. A felső index az adott alszinten lévő elektronok számát jelöli.

Az elektronpályák kitöltésének szabályai egyszerűek. Az Aufbau-elv szerint az elektronok először a legalacsonyabb energiájú pályákat töltik be. A Pauli-elv szerint minden pálya legfeljebb két ellentétes spinű elektront tartalmazhat. Hund-szabály szerint egy alsó szinten belül az elektronok különálló, párhuzamos spinű pályákat foglalnak el, mielőtt párosodnának. Ezek a szabályok megjósolják a legtöbb elem elektronkonfigurációját.

Az elektronkonfiguráció határozza meg a kémiai tulajdonságokat. Az azonos csoportba tartozó elemek azonos vegyértékelektron-konfigurációval rendelkeznek, ezért viselkednek hasonlóan. A nátriumnak egy vegyértékelektronja van a 3s pályán. A káliumnak egy a 4s pályán. Mindkettő alkálifém, amelyek hevesen reagálnak vízzel. A konfiguráció magyarázza az atomrádiusz, az ionizációs energia és az elektronegativitás periodikus trendjeit is.

Kivételek a szabályok alól az átmenetifémek és néhány nehezebb elem esetében fordulnak elő. A króm és a réz például olyan konfigurációval rendelkezik, amely eltér az előre jelzett sorrendtől, mivel a félig vagy teljesen kitöltött d alszint stabilabb. Ezek a kivételek fontosak az átmenetifémek kémiájának megértéséhez.