Будова електронної оболонки атома визначається різним запасом енергії Е окремих електронів в атомі. У відповідності до моделі атома Бора електрони можуть займати в атомі положення, яким відповідають точно визначені (квантові) енергетичні стани – енергетичні рівні.
Число електронів, які можуть перебувати на окремому енергетичному рівні, визначається формулою 2n2, де n – номер рівня, який позначається арабськими цифрами 1 2 3 4 5 6 7; для позначення енергетичних рівнів використовуються також літери K L M N O P Q. Максимальне заповнення (кількість електронів) перших чотирьох енергетичних рівнів у відповідності з формулою 2n2 становить: для першого рівня K – 2*12= 2 електрона, для другого L – 2*22 = 8 електронів, для третього M – 2*32 = 18 електронів, для четвертого N – 2*42 = 32 електрона. Максимальне заповнення електронами більш високих енергетичних рівнів (O, P, Q) в атомах відомих елементів не досягнуто.
Якщо атом знаходиться в основному стані, то його електрони займають рівні з мінімальною енергією, тобто кожний наступний електрон займає енергетично вигідне положення. При зовнішньому впливі на атом (тепло, світло, іонізуючі випромінювання та ін) пов’язаному з передачею йому енергії, електрони переходять на більш високі енергетичні рівні, а стан атома в цьому випадку називають збудженим. Звільнене на нижньому енергетичному рівні місце заповнюється (як більш вигідне положення) електроном з більш високого енергетичного рівня. При переході з більш високого енергетичного рівня на більш низький енергетичний рівень, електрон віддає певну кількість енергії, яка дорівнює енергетичній різниці між рівнями. В результаті електронних переходів виникає характерне випромінювання; за спектральним лініям які поглинаються (випромінюваного світла (електромагнітних хвиль) можна зробити висновок про кількість енергетичних рівнів атома. Наприклад, якщо внести в полум’я газового пальника хлорид натрію, то воно забарвиться в жовтий колір, мідь забарвлює полум’я у блакитно-зелений колір, солі бору – в зелений колір. Забарвлення полум’я якраз і виникає в наслідок електронних переходів по енергетичним рівням атома, а колір полум’я – визначається електронною будовою самого атома.
Слід звернути увагу, що енергетичні рівні в атомі, це не якісь чітко визначені орбіти руху та розташування електронів (це не “планети навколо Сонця”), а ділянки у відносній близькості від ядра атома, в яких імовірність перебування електрона з даними енергетичним запасом, є найвищою.