Çok elektronlu atomlarda elektronun enerji düzeyi arttıkça orbitallerin de enerji düzeyi artar. Ancak aynı enerji düzeyinde bulunan farklı orbitallerin enerji düzeyleri de farklıdır (Tablo 1.1.5). Bunun nedeni çekirdek ile elektron arasındaki çekim ve elektronlar arasındaki itme kuvvetleridir. Çünkü bir atomun enerjisi sadece orbitallerin enerjileri toplamına değil, bu orbitallerde bulunan elektronların birbirlerini itme kuvvetine de bağlıdır.
Orbitallerin enerji düzeyleri incelendiğinde baş kuantum sayısı (n) arttıkça katmanların enerjisinin arttığı, atom numarası 20’den büyük olanlarda ise n değeri arttıkça katmanlar arasındaki artan enerji farkının azaldığı görülür. Orbitallerin enerjileri n+ℓ değerinin artmasıyla yükselir. Aynı n+ℓ değerine sahip olan orbitallerden n değeri daha büyük olanın enerji değeri daha fazladır. Örneğin bir atomda 3d orbitalinin 4s orbitalinden sonra doldurulması, toplam enerjiyi düşürecektir. n+ℓ değerlerine göre orbitallerin enerjileri arasındaki ilişki 1s<2s<2p<3s<3p<4s<3d<4p<… şeklindedir (Tablo 1.1.5).
