电子基态能级为−13.6eV，对应于波长约为91纳米的紫外线光子。用玻尔原子模型可以很准确地计算出氢原子的各个能级，该模型假设电子围绕着中心质子「公转」，就像地球绕太阳公转一样。不同的是，电子和质子通过电磁力互相吸引，行星和恒星则通过重力相吸。早期量子力学假定角动量分立原理，电子和质子的距离只能取特殊的数值，因此电子在原子中也只能拥有特殊的能量值。要更准确地描述氢原子，须用到纯量子力学理论中的薛定谔方程式、狄拉克方程式，甚至是费曼路径积分表述，来计算电子在质子周围的机率密度。最复杂的计算可考虑到狭义