为了深入理解金属键的本质，化学家们构建了MO（分子轨道）理论，并在此基础上发展了能带理论。让我们以金属锂(Li)为例进行定性探讨。
Li原子的核外电子构型为1s2s，两个Li原子结合成Li2分子。根据MO理论，Li2分子理论上应有四个MO。其中(σ1s)和(σ1s*)轨道能量较低，它们紧邻着Li原子，构成了所谓的价带最低未占用的LUMO。随着参与成键的Li原子数量增加，晶格中不同距离的核对价电子的影响会使能级分裂，能级间距逐渐减小，形成一个密集的能级区域，即能带。对于N个Li原子，1s和2s轨道间的能量差异导致出现两条不重叠的能带，空闲的MO能带赋予Li出色的导电性，这就是导带。在满带和导带之间，没有电子可移动的区域，称为禁带，电子难以穿越。
金属的导电性源于未满的导带，无论是因为原子间形成的未满能带还是空带与满带的交叠。当受到外电场影响时，电子可以定向流动，使金属表现出导电性。然而，温度升高会增加晶格振动，阻碍电子运动，降低导电性。金属的导热性则源于离域电子的热能传递，而金属的延展性和可塑性则是由于共享电子的“胶合”作用，使得晶体在受力时不易断裂。与离子型晶体的脆弱性形成鲜明对比。
最后，金属中的离域电子能吸收并重新发射广泛的光谱，这使得金属显得不透明，并具有金属特有的光泽。这些特性共同定义了金属独特的物理性质。
能带理论（Energy band theory ）是讨论晶体（包括金属、绝缘体和半导体的晶体）中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用，是一种晶体周期性的势场。