當大量金屬原子聚集一起形成固體時，其中的大部分或全部原子會貢獻出自己的價電子。這些價電子為全體原子所共有，而不像離子鍵或共價鍵中的電子，只為某個或某兩個原子專有或共有。共有價電子在金屬正離子之間自由運動，好像一種氣體充滿其間，形成所謂電子氣，將金屬正離子沉浸其中。金屬正離子與電子氣之間產生強烈的靜電吸引力，使金屬原子相互結合起來。，這種結合方式稱為金屬鍵。由金屬鍵結合起來的晶體稱為金屬晶體，由於電子氣呈球對稱，所以金屬鍵沒有方向性和飽和性。
根據金屬鍵的本質，可以解釋固態金屬的一些特性。例如金屬中的自由電子在外加電場力的作用下，能夠沿著電場方向做定向加速運動。例如金屬中的自由電子在外加電場力的作用下，能夠沿著電場方向作定向加速運動，使金屬表現出良好的導電性。金屬正離子的振動和自由電子的運動都能傳遞熱能，故金屬的導電性能比非金屬的好。溫度升高時，金屬正離子（原子）的振動加劇，與自由電子的碰撞幾率加大，對自由電子運動的阻礙作用增強，故而金屬具有正的電阻溫度係數，即溫度升高電阻增加。對許多金屬在極低溫度下由於自由電子之間結合成兩個電子自旋相反的電子對，不易遭受散射，所以導電性趨向於無窮大，產生超導現象。金屬中的自由電子能吸收並隨後輻射出大部分投射到金屬表面的光能，所以金屬不透明且具有金屬光澤。由於金屬鍵沒有方向性和飽和性，對原子也沒有選擇性在受外力作用發生原子相對移動時，金屬正離子仍處於電子氣包圍中，金屬鍵不會受到破壞，因而金屬能夠經受變形而不斷裂，即金屬具有延展性。
儘管金屬和合金中的原子主要靠金屬鍵結合，但有時也不同程度地混有共價鍵等其他鍵。
