Vì electron là fermion, nguyên lý loại trừ Pauli cấm các hạt này có cùng số lượng tử. Vì vậy cách duy nhất để chiếm cùng một quỹ đạo, tức là có cùng số lượng tử quỹ đạo, là khác nhau về số lượng tử spin. Điều này làm hạn chế số lượng các điện tử trong cùng quỹ đạo về giá trị hai điện tử [2].

Việc ghép cặp spin thường là thuận lợi về năng lượng, và các cặp electron đóng một vai trò rất lớn trong hóa học. Chúng có thể tạo thành một liên kết hóa học giữa hai nguyên tử, hoặc chúng có thể xảy ra như một cặp đơn độc điện tử hóa trị. Chúng cũng điền vào các mức cốt lõi của một nguyên tử.

Bởi vì spin được ghép cặp, moment từ của cặp điện tử sẽ bị triệt tiêu và sự đóng góp của cặp với các tính chất từ ​​nói chung sẽ là nghịch từ.

Mặc dù một xu hướng chủ yếu là ghép cặp electron có thể được quan sát thấy trong hóa học, cũng có thể các điện tử xuất hiện như các electron không ghép cặp.

Trong trường hợp liên kết kim loại, moment từ cũng triệt tiêu ở mức độ lớn, nhưng mối liên kết này mang tính cộng đồng hơn để không thể phân biệt các cặp electron riêng lẻ và tốt hơn nên xem xét các electron như là một 'đại dương' tập thể.

Một trường hợp rất đặc biệt về sự hình thành cặp electron xảy ra trong siêu dẫn, đó là sự hình thành cặp Cooper.