固體中存在大量運動的電子，如果電子間的相互作用可以忽略，就得到了獨立電子模型。這種模型中，電子只感受到周期的離子勢。如果周期勢很弱，那么可以認為V（r）=0，這時，電子的行為就好像理想氣體中分子的運動行為一樣，所以稱其為自由電子氣。可見，自由電子氣模型的兩點假設是：1.忽略電子之間相互租用；2.忽略周期離子勢。
對於一個具有N個電子的系統，我們可以用波矢k來表征其狀態。接下來，引入費米面的概念，即k空間的一個表面，位於這個表面以內的所有狀態都被填滿，而它之外的所有狀態都是空的。費米面的能量稱為費米能，即
E=E(k)
只有當T=0K時，k才能被嚴格確定，但是有限溫度下，模型依然敏銳。
對於晶格為體心立方結構的鹼金屬和面心立方結構的Au、Ag等重金屬，費米面基本是球形的，使用自由電子氣模型可以獲得很好的結果。
嚴格的說，晶體勢不能忽略，不過如果其比較弱的情況下，可以當做微擾處理，即使用近自由電子氣模型來取代自由電子氣模型。
