自由电子(free electron)主要是指金属中的自由电荷，但不限于金属导体，半导体中的自由电荷、绝缘体中的微量自由电荷都属于自由电子。自由电子的多寡会影响物质的导电性与导热性。自由电子越多，导电性能越好，比如说金属铜等，自由电子越少，导电性能越差，比方说塑料等(部分例外：石墨等)。

自由电子结构图

一般自由电子泛指金属中离原子核最远的、受吸引力最弱的电子往往可以脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这些电子叫做自由电子。

自由电子是如何形成的？

形成自由电子的方式有两种，第一种原因是：电子是受到原子核的吸引力而围绕原子核做圆周运动，原子核的吸引力有强弱之分，当两个不同的原子相互靠近时，在具备一定条件下（比如温度升高），加快了核外电子的运动速度，吸引力弱的原子核核外电子被吸引力强的原子核吸引过去，从而形成自由电子。第二种原因是：受到外界条件变化的影响，比如说温度升高，电子的运动能力增强，在一定几率上，电子可以摆脱原子核的吸引，从而使电子逃脱原子核的束缚变成自由电子。第一种形成自由电子的原因属于化学变化，因为自由电子与其它原子相结合成为另外一种物质。第二种形成自由电子的原因属于物理变化，在此过程中，没有形成新的物质。

各种金属的自由电子密度多不同，有着不同的数量级，铜的自由电子密度为8.5×10^28/m^3，n型半导体中的多数载流子是自由电子。

由于金属材质的原子核对其最外层电子吸引力弱，所以在金属中有大量的自由电子存在，在加上电源形成电压后，电子就会定向流动，形成电流。而大部分非金属材料内部自由电子少，所以导电性差。