费米能级是材料中一种非常重要的概念，特别是在凝聚态物理领域中。在讲解费米能级之前，我们需要先从能级理论说起。
在物理学中，能级理论是对分子、原子、粒子的能量以及相对能的一种解释和描述。粒子的能量基于其所处于的状态，状态是由坐标和动量来决定的。能级理论所关注的是粒子在能量上与相邻的粒子所处位置之间的差异，即能量上的“差”。 在固体材料中，原子间存在着千丝万缕的束缚，电子通过在材料晶格内运动，能够占据不同的能量状态，而在绝对零度时，最高填充的能级称之为费米能级。费米面以下的能级被占满电子，称为价带，费米面以上的能级是未占满电子的，称为导带。费米能级是一种特殊的能级，处于这个能级上的电子具有一些特殊的行为，比如半导体中的运动规律。
费米能级的特殊性也体现在热力学性质上。当物体较冷时，电子将占据较低的能级，因此固体材料的热容是慢慢减小的。而费米能级以上的未占满电子的能态数和费米能级以下已占满电子的能态数之差，称为电子的状态密度。当电子状态密度较高时，表示能量接近费米能级的电子很多，因此金属更易导电。反之，半导体中费米能级周围存在着一些能量间隙，所以难以导电。
费米能级与电子的能量，温度等因素息息相关，对于研究材料的物理性质具有重要的作用。目前，许多固体材料的物理性质研究都要基于费米能级理论。