Các ion dương và âm được hình thành bằng cách lấy hoặc mất các electron từ các nguyên tử trung hòa. Các nguyên tố kim loại tạo ra các ion mang điện tích dương bằng cách mất các electron trong khi các nguyên tố phi kim tạo ra các ion mang điện tích âm bằng cách nhận các electron.
Bên trong nguyên tử của mọi nguyên tố đều là các hạt phụ. Một proton mang điện tích dương, một electron mang điện tích âm và một nơtron không mang điện tích nào. Trong nguyên tử trung hòa, số proton bằng số electron, do đó trung hòa mọi điện tích. Tuy nhiên, nguyên tử có xu hướng mất hoặc nhận electron để ổn định cấu trúc điện tử của chúng, điều này chỉ xảy ra khi mức năng lượng cao nhất của chúng bị chiếm hoàn toàn hoặc trống electron.
Do số lượng nhỏ các electron có trong mức năng lượng ngoài cùng của kim loại, các nguyên tố này có xu hướng nhường electron để đạt được sự ổn định. Khi các electron bị bứt ra khỏi nguyên tử trung hòa, thế năng ion hóa được tiêu hao và một ion kim loại mang điện tích dương được tạo ra, được gọi là "cation". Trong trường hợp phi kim, chỉ cần một hoặc hai electron để điền vào mức năng lượng cao nhất của chúng, các nguyên tố này có xu hướng nhận electron. Nguyên tử trung hòa giải phóng năng lượng ái lực của điện tử để thu hút các điện tử và tạo ra một ion phi kim mang điện tích âm gọi là "anion". Khi các ion kim loại kết hợp với các ion phi kim, một hợp chất ion được hình thành, hợp chất này được giữ với nhau bằng lực tĩnh điện mạnh được gọi là liên kết ion.
