金屬中的自由電子滿足泡利不相容原理，其在單粒子能級上分佈幾率遵循費米統計分佈。
的定義是：
k空間佔有電子與不佔有電子區域的分界面。
絕對零度下，電子在
波矢空間（k空間）中分佈（填充）而形成的體積的表面。由於在絕對零度時電子都按照泡利不相容原理填滿於費米面以下的量子化狀態中，所以費米面也就是k空間中費米能量所構成的表面。實際晶體的
能帶結構十分複雜，相應的費米面形狀也很複雜，最簡單的情況是理想費米氣的費米面，它是一個以kf為半徑的球面；成為“費米球”，測量金屬費米面的實驗技術有磁阻效應、迴旋共振、反常集賻效應等。