当原子获得或失去电子并达到更稳定的电子构型时，它们就会形成离子。离子键是带相反电荷的离子之间的静电吸引。离子化合物在固态时是刚性和脆性的，并可在水中分解成其组成离子。相反，共价化合物则保持完整，除非化学反应破坏它们。
离子键是具有相反电荷的离子之间可逆的静电相互作用。最具反应性的元素（即，更容易发生化学反应）包括那些只有一个价电子的元素（如钾）和那些需要更多价电子的元素（如氯）。
失去电子的离子带有正电荷，称为阳离子。获得电子的离子带有负电荷，称为阴离子。阳离子和阴离子按比例结合，形成的化合物的净电荷为0。例如，化合物氯化钾 (KCl) 对每个钾离子包含一个氯离子，因为钾的电荷为+1，而氯的电荷为-1。复合氯化镁(MgCl2) 包含两个氯离子，每个氯离子对应一个镁离子，因为镁的电荷为+2。
当离子化合物以固体形式存在时，使其结合在一起的静电力很强。由于离子化合物的熔点往往很高，它们通常作为固体存在于地球表面。然而，离子键不如共价键强，因为离子可以在像水这样的化学反应液体中被拉开或溶解。溶解在水中的离子被称为化学反应，许多离子在这种形式下能够传导电流。
电解质是溶解在水中时能导电的离子。在生物系统中，电解质是渗透调节的关键，渗透调节是水在细胞膜上的平衡。电解质也有助于关键的生物过程，依赖于细胞膜上的电荷，如肌肉收缩和神经冲动。常见的生物电解质包括钙离子 (Ca2+)、钠离子(Na+)、镁离子 (Mg2+)、钾离子 (K+)、磷酸盐离子 (PO43-) 和氯离子 (Cl-)。
电解质失衡会导致严重的身体症状，甚至死亡。最常见的电解质失衡是低钠血症，血液中钠含量不足。低钠血症可能是另一种疾病的症状，也可能是由于摄入过多的水而没有充分补充钠引起的。治疗这种严重疾病的目的是恢复体内钠的平衡，使大脑、心脏和其它器官能够正常运作。
