Kvantové číslo charakterizuje niektorý zo stavov mikrofyzikálneho systému (napríklad atómu, elementárnej častice, molekuly a pod.) možných podľa kvantovej teórie. Spravidla ide o celé alebo polocelé číslo (n alebo n+1/2). Na jednoznačný opis spomínaného systému treba uviesť úplnú sadu kvantových čísiel (meraných súčasne).
Na opis jednotlivého elektrónu v atómovom obale sa používajú 4 kvantové čísla:
Hlavné kvantové číslo označujeme písmenom n. (n = 1, 2,3,... ) Udáva nám číslo vrstvy, v ktorej je elektrón umiestnený, teda určuje energiu elektrónov v atóme. Ak je atóm v základnom stave, elektróny majú najnižšiu energiu. Ak je atóm v excitovanom (vzbudenom) stave, dodaním energie elektróny prechádzajú do stavu s vyššou energiou.
Vedľajšie kvantové číslo značujeme ho písmenom l. (l=0,1,2,...,(n-1)) Udáva nám druh (tvar) orbitálu, v ktorom je elektrón umiestnený. Existujú 4 druhy orbitálov - s, p, d, f. Každý z nich má odlišný tvar.
Magnetické kvantové číslo označujeme ho písmenom m. (m = -l, -(l-1),...,l ) Určuje projekciu dráhového magnetického momentu do predpísaného smeru. Umiestnením atómu do silného magnetického poľa sa štiepia spektrálne čiary, pretože elektróny sa líšia obsahom energie. Na tej istej vrstve existuje niekoľko orbitálov toho istého druhu. Magnetické kv. č. nám určuje, o ktorý z nich ide (určuje priestorové rozloženie atómového orbitálu).
Spinové kvantové číslo označované písmenom s. (s = +1/2,-1/2) Rozlišuje kvanotvý smer rotácie elektrónu okolo svojej osi-spinu. Keďže v každom orbitále je miesto pre dva elektróny, spinové kv. č. nám udáva o ktorý z nich ide.