Χρησιμοποιούμενος στην κβαντομηχανική, ο όρος ζώνη αγωγιμότητας αναφέρεται σε μια περιοχή συνδυασμένων τροχιακών, ή μια ζώνη, για ηλεκτρόνια σε ένα μόριο. Σε αντίθεση με τη ζώνη σθένους, η ζώνη αγωγιμότητας σπάνια περιέχει ηλεκτρόνια. Σε διεγερμένες καταστάσεις, τα ηλεκτρόνια θα μετακινηθούν στη ζώνη αγωγιμότητας στιγμιαία πριν απελευθερώσουν την ενέργειά τους και πέσουν ξανά στα κατώτερα τροχιακά ηλεκτρονίων. Η κατανόηση της συμπεριφοράς των ηλεκτρονίων σε σχέση με αυτή τη ζώνη είναι χρήσιμη για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο συμπεριφέρονται διάφορες ουσίες. Στην κβαντομηχανική, η έννοια της ζώνης αγωγιμότητας αντιμετωπίζεται στη θεωρία ζωνών.
Τα άτομα είναι διατεταγμένα με πρωτόνια – θετικά φορτισμένα σωματίδια – και νετρόνια – ουδέτερα σωματίδια – συγκεντρωμένα στο κέντρο. Τα ηλεκτρόνια – μικροσκοπικά αρνητικά φορτισμένα μόρια – περιφέρονται γύρω από το κεντρικό σμήνος, παρόμοια με τον τρόπο που οι πλανήτες του ηλιακού συστήματος περιφέρονται γύρω από τον ήλιο. Όπως οι πλανήτες, τα ηλεκτρόνια έχουν ορίσει τροχιές. Σε αντίθεση με τους πλανήτες, ωστόσο, τα ηλεκτρόνια μπορούν να κινηθούν σε διαφορετική τροχιά εάν αποκτήσουν αρκετή ενέργεια.
Γενικά, τα ηλεκτρόνια βρίσκονται στα κατώτερα τροχιακά ενός ατόμου. Τα ηλεκτρόνια θα γεμίζουν πάντα πρώτα το χαμηλότερο τροχιακό, μετακινούνται στο επόμενο μόνο όταν γεμίσει το πρώτο. Αυτή η φυσική τοποθέτηση ονομάζεται θεμελιώδης κατάσταση του ατόμου.
Τα ηλεκτρόνια σθένους ενός ατόμου, ή αυτά που βρίσκονται συνήθως στην εξώτατη ζώνη των τροχιακών της θεμελιώδους κατάστασης, είναι ικανά να μοιράζονται με άλλα άτομα. Στους ομοιοπολικούς δεσμούς, τα ηλεκτρόνια σθένους πολλαπλών ατόμων μοιράζονται τα τροχιακά τους. Τα αρχικά τροχιακά των ηλεκτρονίων σθένους θολώνουν μαζί, δημιουργώντας μια ζώνη σθένους στο μόριο.
Όταν τα ηλεκτρόνια αποκτούν ενέργεια ή φτάσουν σε διεγερμένη κατάσταση, μπορούν να μετακινηθούν σε υψηλότερα τροχιακά, που βρίσκονται στη ζώνη αγωγιμότητας. Τα ηλεκτρόνια πρέπει να έχουν αρκετή ενέργεια για να πηδήξουν πάνω από μια μη ηλεκτρονιακή περιοχή ή διάκενο ζώνης, προκειμένου να φτάσουν στη ζώνη αγωγιμότητας. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια προτιμούν τελικά να βρίσκονται σε θεμελιώδη κατάσταση, όταν βρίσκονται στη ζώνη αγωγιμότητας, απελευθερώνουν ενέργεια με τη μορφή φωτονίων φωτός και πέφτουν πίσω στα τροχιακά της ζώνης σθένους. Ο συνολικός χρόνος που ένα ηλεκτρόνιο βρίσκεται στη ζώνη αγωγιμότητας είναι μικρότερος από ένα δευτερόλεπτο.
Η ικανότητα των ηλεκτρονίων να φτάσουν στη ζώνη αγωγιμότητας καθορίζει την ηλεκτρική αγωγιμότητα ενός αντικειμένου. Διαφορετικές ουσίες έχουν διαφορετικά μεγέθη διάκενου ζώνης, επομένως ορισμένες ουσίες απαιτούν λιγότερη ενέργεια για να μετακινήσουν ηλεκτρόνια μεταξύ των τροχιακών. Για παράδειγμα, οι αγωγοί έχουν ένα μικρό διάκενο ζώνης, επομένως τα ηλεκτρόνια δεν απαιτούν πολλή ενέργεια για να πηδήξουν αυτό το ελάχιστο διάκενο και να φτάσουν στη ζώνη αγωγιμότητας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι αγωγοί είναι ιδανικοί για την αγωγή του ηλεκτρισμού. Αντίθετα, οι μονωτές έχουν ένα πολύ μεγάλο διάκενο ζώνης, επομένως απαιτούν σημαντικά περισσότερη ενέργεια για τα ηλεκτρόνια για να κάνουν το άλμα και ως εκ τούτου δεν άγουν καλά τον ηλεκτρισμό.