Οι μεταλλικοί δεσμοί είναι οι χημικοί δεσμοί που συγκρατούν τα άτομα μαζί στα μέταλλα. Διαφέρουν από τους ομοιοπολικούς και ιοντικούς δεσμούς επειδή τα ηλεκτρόνια στον μεταλλικό δεσμό είναι αποτοπισμένα, δηλαδή δεν μοιράζονται μόνο μεταξύ δύο ατόμων. Αντίθετα, τα ηλεκτρόνια στους μεταλλικούς δεσμούς επιπλέουν ελεύθερα μέσα από το πλέγμα των μεταλλικών πυρήνων. Αυτός ο τύπος συγκόλλησης δίνει στα μέταλλα πολλές μοναδικές ιδιότητες υλικού, όπως εξαιρετική θερμική και ηλεκτρική αγωγιμότητα, υψηλά σημεία τήξης και ελατότητα.
Στα περισσότερα μέταλλα, τα άτομα συσκευάζονται στενά μεταξύ τους, έτσι ώστε κάθε άτομο να αγγίζει πολλά άλλα άτομα, δημιουργώντας ένα πλέγμα. Τα ηλεκτρόνια κάθε ατόμου μοιράζονται στα τροχιακά των γύρω ατόμων. Αυτό επιτρέπει στα ηλεκτρόνια να μεταναστεύσουν μέσω του πλέγματος μακριά από τα μητρικά τους άτομα, τα οποία στη συνέχεια δέχονται νέα ηλεκτρόνια.
Τα άτομα μετάλλου στη δομή του πλέγματος είναι πάντα πλήρη άτομα, όχι ιόντα. Αν και οι θετικά φορτισμένοι πυρήνες τους προσελκύουν ηλεκτρόνια, δεν γίνονται ποτέ τεχνικά ιόντα, γιατί δεν χάνουν ηλεκτρόνια. Για κάθε ηλεκτρόνιο που έλκεται από διαφορετικό άτομο στη δομή, ένα νέο ηλεκτρόνιο παίρνει τη θέση του στο αρχικό τροχιακό.
Ανάλογα με τον τύπο του μετάλλου και την οργάνωση της δικτυωτής δομής του, οι μεταλλικοί δεσμοί μπορεί να ποικίλλουν σε αντοχή. Τα στενά συσκευασμένα άτομα θα δημιουργήσουν ισχυρότερους μεταλλικούς δεσμούς από τα άτομα που είναι λιγότερο συσκευασμένα. Τα μέταλλα με μεγαλύτερο αριθμό ηλεκτρονίων θα είναι επίσης ισχυρότερα από εκείνα με μια πιο αραιοκατοικημένη θάλασσα ηλεκτρονίων. Όσο ισχυρότερη είναι η μεταλλική σύνδεση, τόσο υψηλότερο θα είναι το σημείο τήξης του μετάλλου.
Η μεταλλική συγκόλληση δίνει επίσης στα μέταλλα εξαιρετική αγωγιμότητα. Αυτό συμβαίνει επειδή τα αποτοποθετημένα ηλεκτρόνια μπορούν να κινούνται ελεύθερα μέσα από το μεταλλικό πλέγμα, μεταφέροντας γρήγορα ενέργεια με τη μορφή θερμότητας ή ηλεκτρικής ενέργειας. Ορισμένα μέταλλα έχουν διαμορφώσεις ηλεκτρονίων που τα καθιστούν ιδιαίτερα καλούς αγωγούς – τα ηλεκτρόνια τους μεταφέρονται εύκολα από το ένα άτομο στο άλλο. Ο χαλκός είναι ένας από τους καλύτερους αγωγούς και χρησιμοποιείται συχνά σε καλωδιώσεις και άλλες ηλεκτρικές εφαρμογές λόγω του χαμηλού κόστους του.
Ίσως ένα από τα μεγαλύτερα πλεονεκτήματα που έχουν τα μέταλλα στην επιστήμη των υλικών είναι η ικανότητά τους να διαμορφώνονται σε σχήματα ή λεπτά σύρματα. Η ελατότητα του μετάλλου οφείλεται στη μεταλλική συγκόλληση. Όταν ασκείται δύναμη, το μέταλλο μπορεί να παραμορφωθεί χωρίς να θρυμματιστεί επειδή τα αποτοπισμένα ηλεκτρόνια μεταφέρονται σε άλλα άτομα, επιτρέποντας στα άτομα να κυλήσουν το ένα δίπλα στο άλλο χωρίς ισχυρή απώθηση. Για παράδειγμα, είναι χρήσιμο να φανταστείτε ότι κατεβάζετε ένα κομμάτι τσιμέντου σε λάκκο από λαστιχένιες μπάλες – οι μπάλες δεν σπάνε, απλώς αναδιατάσσονται. Η μεταλλική συγκόλληση επιτρέπει στο μεταλλικό στερεό να αναδιατάσσεται με ανάλογο τρόπο.