''Hlavný článok o elektrónoch pozri [[elektrón]].''
Elektrónový obal atómu tvoria elektricky záporne nabité elektróny. Počet elektrónov v normálnom atóme sa rovná počtu protónov v jeho jadre, t. j. protónovému číslu ''Z''. V tomto prípade je atóm ako celok elektricky neutrálny. Každý elektrón v obale atómu sa nachádza v určitom energetickom stave, ktorý je určený štyrmi [[kvantové číslo|kvantovými číslami]].
Elektrónový obal určuje jeho chemické i optické vlastnosti. Ak atóm interaguje so žiarením, môže elektrón v jeho obale žiarenie absorbovať a dostať sa tak na vyššiu energetickú hladinu (excitácia). Z vyššej hladiny prejde elektrón takmer ihneď do nižšej hladiny, pričom vyšle [[kvantum]] žiarenia určitej [[vlnová dĺžka|vlnovej dĺžky]] (emisia žiarenia). Frekvenciu absorbovaného i emitovaného žiarenia v pritom určuje rozdiel energií hladín ''ΔE'' podľa vzťahu ''v = ΔE/h'', kde ''h'' je [[Planckova konštanta]]. Ak v určitom prostredí je veľký počet atómov takým spôsobom absorbuje alebo emituje žiarenie s rovnakou frekvenciou, prejaví sa v jeho spektre absorpčná alebo emisná [[spektrálna čiara]]. Z pozorovanej frekvencie spektrálnych čiar možno spätne určiť, medzi ktorými energetickými hladinami a v akých atómoch nastal prechod elektrónov. Ak absorbovaná energia prevýši určitú hraničnú hodnotu, elektrón sa celkom odtrhne od atómu. Ak atóm stratí jeden alebo viac elektrónov, stáva sa ionizovaným. ([[ión (častica)|ión]], [[ionizácia]]). Ak naopak ionizovaný atóm zachytí do svojho obalu voľný elektrón, nastáva rekombinácia atómu. Jednoduchú predstavu štruktúry atómu vyjadruje Bohrov model atómu.
==== Pauliho princíp ====
Podľa [[Wolfgang Pauli|Pauliho]] princípu sa nemôžu v atóme nachádzať dva elektróny v rovnakom energetickom stave, t. j. s rovnakými všetkými kvantovými číslami; aspoň jedným kvantovým číslom sa musia odlišovať. Pauliho princíp súčasne určuje štruktúru elektrónového obalu atómu, pozostávajúcu z viacerých sfér (zodpovedajúcich rôznym hodnotám hlavného kvantového čísla), podsféry (zodpovedajúcich vedľajším kvantovým číslam) a stavov (zodpovedajúcich magnetickým kvantovým číslam), v ktorých sa elektróny môžu nachádzať.
