Металлические свойства можно объяснить через теорию электронного газа и квантово-механическую теорию (по Ферми-Дираку) следующим образом:

Классическая теория описывает металл как совокупность кристаллической решётки, образованной атомами, и идеального электронного газа, состоящего из обобществлённых валентных электронов. 2 Образуя идеальный газ, свободные электроны совершают беспорядочное тепловое движение, а в присутствии электрического поля и направленное (дрейфовое) движение. 2 В неравномерно нагретом электронном газе беспорядочное движение электронов обеспечивает перенос энергии к менее нагретым областям. 2

Квантово-механическая теория рассматривает электронный газ на основе статистики Ферми-Дирака. 2 Электропроводность и теплопроводность сильно вырожденного электронного газа определяется электронами, энергия которых незначительно отличается от энергии Ферми. 2 Они заполняют узкую размытую область вблизи уровня Ферми. 2 Поскольку в переносе заряда и энергии участвуют лишь электроны, энергия которых лежит вблизи уровня Ферми, то и электропроводность, и теплопроводность определяются их характеристиками: средней длиной свободного пробега и скоростью. 2

Также из квантовой теории следует, что электронный газ в металле, в отличие от классического газа, не обладает теплоёмкостью. 3 Этот результат согласуется с экспериментальными данными по теплоёмкости твёрдых тел. 3