自然界一個普遍的規律是“能量越低越穩定”。原子中的電子也是如此。在不違反保里原理的條件下，電子優先占據能量較低的原子軌道，使整個原子體系能量處于最低，這樣的狀態是原子的基態。
原子軌道能量的高低(也稱能級)主要由主量子數n和角量子數l決定。當l相同時，n越大，原子軌道能量E越高，例如E1s＜E2s＜E3s；E2p＜E3p＜E4p。當n相同時，l越大，能級也越高，如E3s＜E3p＜E3d。當n和l都不同時，情況比較復雜，必須同時考慮原子核對電子的吸引及電子之間的相互排斥力。由于其他電子的存在往往減弱了原子核對外層電子的吸引力，從而使多電子原子的能級產生交錯現象，如E4s＜E3d，E5s＜E4d。Pauling根據光譜實驗數據以及理論計算結果，提出了多電子原子軌道的近似能級圖。用小圓圈代表原子軌道，按能量高低順序排列起來，將軌道能量相近的放在同一個方框中組成一個能級組，共有7個能級組。電子可按這種能級圖從低至高順序填入。