Atomiorbitaaleja voidaan karakterisoida kolmella kvanttiluvulla (n, l, m). Elektronilla on vielä neljäs kvanttiluku, spin-kvantti-luku (s), joka on seuraus elektronin magneettisesta momentista ja sillä on kaksi erilaista tilaa, joita merkitään (↑) ja (↓).

Elektroni sijoitetaan yksi kerrallaan atomiorbitaaleille, kunnes elektronien kokonaismäärä vastaa ytimen positiivista varausta (Aufbau-principle). Sijoittamisessa otetaan huomioon seuraavat säännöt:

1.   Elektroni sijoittuu aina alimmalle mahdolliselle energiatasolle
1s -> 2s -> 2p -> 3s -> 3p -> 4s -> 3d

2.  Jos kaksi tai useampia samanenergisiä orbitaaleja on vapaina, elektronit asettuvat ensin tyhjiin orbitaaleihin samansuuntaisin spinein niin pitkälle kuin mahdollista (Hundin sääntö).

3.  Jokaisella atomin elektronilla on erilainen 4:n kvanttiluvun yhdistelmä.  Yhden orbitaalin voi täyttää vain kaksi elektronia (elektronipari), joiden spinit ovat vastakkaiset (↓↑) (Paulin kieltosääntö)

Esim. hiilen järjestysluku Z = 6, joten sillä on 6 elektronia eli sen elektronirakenne on 1s² 2s² 2p²

Hapen järjestysluku Z = 8, joten sen elektronirakenne on 1s² 2s² 2p⁴.

Tavallisesti merkitään näkyviin vain atomin uloin elektronikuori
Esim. Klooriatomi Cl (Z = 17) 1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁵, merkitään [Ne] 3s² 3p⁵.