O modelo de nuvem de elétrons é uma teoria do átomo compatível com a compreensão moderna da mecânica quântica. O modelo dispensa a descrição clássica de "elétrons em órbita" e prevê os elétrons como mantendo posições indeterminadas em um nuvem difusa em torno do núcleo do átomo.
A física atômica clássica descreveu o átomo como consistindo de um núcleo, que consistia de prótons e nêutrons, rodeado por elétrons, que eram retratados como partículas discretas com órbitas definidas quase como as órbitas dos planetas em um sistema solar. Este modelo foi falsificado pelas previsões da teoria quântica, que oferece uma visão alternativa dos elétrons circundando o núcleo em uma nuvem difusa de posições prováveis.
O princípio da incerteza impede o conhecimento simultâneo da posição de um elétron e do nível de energia. Para cada nível de energia permissível, o elétron tem uma gama de posições nas quais ele poderia existir, e para cada posição em que poderia estar, uma gama de níveis de energia é possível.
Fatorados juntos, esses estados potenciais formam uma nuvem ao redor do átomo. A nuvem é, de certa forma, uma abstração matemática, mas a abstração tem uma realidade física, já que as nuvens de elétrons de átomos vizinhos normalmente não se sobrepõem, embora os estados potenciais dos elétrons em um único átomo formem uma nuvem única e uniforme.
