Als Valenzelektronen werden die Elektronen bezeichnet, die sich in den äußersten Orbitalen aufhalten und sich an Bindungen zwischen Atomen beteiligen können.
Bei den Hauptgruppen-Elementen sind das die Elektronen der äußersten Schale, bei den Übergangsmetallen sind es die auf der äußersten Schale und zusätzlich die Elektronen im d-Orbital der vorhergehenden Schale.
Die Anzahl der Valenzelektronen gibt nicht die Anzahl der tatsächlich an Bindungen beteiligten Elektronen an. Das Element Chlor besitzt sieben Valenzelektronen. Davon ist im Molekül der Chlorwasserstoffsäure (HCl) nur ein Elektron an der Bindung beteiligt. In der Perchlorsäure (HClO4) sind alle sieben Valenzelektronen an den Bindungen beteiligt.
Valenzelektronen sind nicht mit Bindungselektronen zu verwechseln. Valenzelektronen können sich an Bindungen beteiligen und sind damit auch Bindungselektronen, können aber auch nichtbindend sein und damit keine Bindungselektronen, dies hängt vom chemischen Zustands des entsprechendend Atoms ab.