粒子按自旋量子数分为两类，一是费米子，自旋取半整数(1/2，3/2，…)，遵守全同粒子交换反对称；二是玻色子，自旋取整数(0，1，2，…)，遵守全同粒子交换对称。 全同粒子指内禀属性相同的粒子，如任何原子的电子，其质量、电荷、自旋、荷、轻子数等相同，人们不能据此区分电子，但可以区分质子和电子。
电子自旋为1/2，是费米子。 原子中的电子处于束缚态，可以用4个量子数来表征，它们是(n，l，lm，sm)，分别是能量、角动量、角动量第三分量、自旋第三分量的量子数。 考虑氦原子的两个电子仅在库仑力作用下的体系波函数，体系的波函数必须是交换反对称。如果体系波函数可写成空间波函数（描述能量、角动量、角动量第三分量）与自旋波函数的直积，则有以下情况：
1、空间波函数交换对称，自旋波函数交换反对称
2、空间波函数交换反对称，自旋波函数交换对称
如果有两个电子的这四个量子数相同，则要么空间波函数等于零，要么自旋波函数等于零，这样体系的波函数是0，因此概率等于0.这就是Pauli不相容原理，量子态相同的全同费米子的概率是0，即费米子的每一个量子态只可以有一个费米子。对于大量的全同费米子组成的统计系统，量子态上的费米子数目遵守费米狄拉克统计分布。玻色子不受Pauli不相容原理的约束，全同玻色子的统计系统，遵守波色爱因斯坦统计分布。
“自旋”（spin）是所有粒子的一个固有特性，可以把它理解为地球绕地轴的自转。从图上的标示能够看出，全部“费米子”的自旋都是“半整数”自旋，比如 1/2，3/2；而“玻色子”的自旋全是整数，比如 1，2。
另一个重要的特性在于，“费米子”遵循“费米-狄拉克统计”（Fermi-Dirac statistics）。这意味着全部“费米子”都要符合“泡利不相容原理”（Pauli’s exclusion principle），也就是多个费米子无法同时处于同一量子态。通俗地说，就是多个费米子无法在同一时间处于同一位置，还拥有相同的能量。这使得电子等粒子难以穿过物体。
相对地，“玻色子”遵循的是“玻色-爱因斯坦统计”（Bose-Einstein statistics）。多个“玻色子”可以处于同一位置，这使得像光子这样的粒子不会占据空间。
基本粒子分为两种，一种叫“费米子”（fermion），以美国物理学家恩利克·费米的名字命名，另一种叫“玻色子”（boson），以印度物理学家萨特延德拉·纳特·玻色的名字命名。这两个术语在被提及时经常相互对比，它们的主要区别是自旋特性不同。
自旋为半整数的基本粒子（如1/2、3/2、5/2）低能态时遵守费米子守恒定律，即数量不变（一正一反不计数量 例如一个电子和一个正电子不计数）其性质由费米预言所以称费米子 与其相对的是自旋为整数的玻色子（如光子）
