A fémek kis elektronegativitású elemek. Kristályukban a rácspontokon lévő fématomok vegyérték elektronjai vagy azok közül egyesek - a grafitnál megismerthez hasonló módon - kiszabadulnak a teljes kristályrácsra. Az így létrejövő, úgynevezett delokalizált elektronok felhőként borítják be a rácspontokon lévő pozitív töltésű fémionokat. Az ilyen rácsotfémrácsnak, a rácsot összetartó, delokalizált elektronok alkotta elsőrendű kötést fémeskötésnek nevezzük.

Az elektronfelhő viszonylag kis energiabefektetés hatására is elmozdulhat, magasabb energiaállapotba juthat: ezzel függ össze a fémek jóelektromos és hővezető képessége. A fémes színt az okozza, hogy a fémtárgyra bocsátott fény egy részét elnyeli a fém, a másik részét pedig visszaveri a fémfelület. Ettől lesz szürke, ugyanakkor csillogófelületű a fémek többsége. Azok a fémek, amelyek felülete tompa fényű, matt, a levegő valamelyik alkotórésze hatására átalakultak. Az erre való hajlam már a fém kémiai sajátságával függ össze.

Közönséges körülmények között a legtöbb fém szilárdhalmazállapotú. A viszonylag magas olvadáspont a rácsot összetartó erős, elsőrendű fémes kötéssel függ össze. A különböző fémek olvadáspontja ugyanakkor nagyon különbözik egymástól. A mellékcsoport fémjei között találjuk a legmagasabb olvadáspontúakat. A wolframé megközelíti a gyémántét. A higany olvadáspontja viszont jóval a víz fagyáspontja alatt van. A fémek olvadáspontját a fématomok mérete, a fémrácsban való elrendeződésük típusa és a köztük kialakuló kötések erőssége is befolyásolja.

A fémek sűrűsége az olvadáspontjukhoz hasonlóan nagyon széles határok között mozog. Az I.A csoportbeli fémek közül a lítium, a nátrium és a kálium sűrűsége a vízénél is kisebb.

Egy adott periódusban az I.A csoportbeli fémeknek vannak a legnagyobb sugarú, így legnagyobb térfogatú atomjai (és kationjai), ezért sűrűségük a legkisebb. A legnagyobb sűrűségű elemeket a mellékcsoportokban találjuk.

Ipari és felhasználhatósági szempontból fontos elkülöníteni a kis és nagy sűrűségű fémeket. Az úgynevezett könnyűfémeksűrűsége 5 g/cm³-nél kisebb, a nehézfémeké 5 g/cm³-nél nagyobb érték. Az előbbiek közé tartoznak az I.A és a II.A csoport fémjei, valamint az alumínium. A mellékcsoport fémjeinek többsége nehézfém, de ugyancsak 5 g/cm³-nél nagyobb a sűrűsége a III.A-VI.A főcsoportba tartozó fémek nagy részének is.

A fémek közül az I.A csoport fémei puhák, késsel vághatók. Jól megmunkálható, akár vékony fóliává hengerelhető az alumínium is. A fémekmegmunkálhatóságát - az olvadásponthoz hasonlóan - a fématomok méretén kívül elrendeződésük és a köztük kialakuló kötések erőssége is befolyásolja. Például a vasat izzó állapotban kovácsolják. Ennek az az oka, hogy ennek a fémnek szobahőmérsékleten rosszul megmunkálható kristályrácsa az izzás hőmérsékletén átrendeződik egy másik típusú fémrácsba, amely könnyebben alakítható.

A fémeknek általában nincs oldószerük. Vízben csak akkor oldódnak, ha kémiai reakcióba lépnek a vízmolekulákkal. Ugyanakkor a fémek kitűnően oldódnak egymásban. A fémek ilyen "keverékeit" ötvözetnek nevezzük.

Ötvözetnek nevezzük az olyan többkomponensű, fémes tulajdonságú anyagokat, amelyek - legalábbis szabad szemmel - egyneműek.

Az ötvözetekfizikaiéskémiaisajátságai jelentősen eltérhetnek az eredeti fémek tulajdonságaitól. A különféle acélok - a vas különböző ötvözetei - lehetnek savállók, rozsdamentesek és még sok más anyag. A lágyforrasz olvadáspontja jóval alacsonyabb, mint összetevőié, az óné és az ólomé, ezért használható különböző fémek összeforrasztására.

Vannak közönséges körülmények között folyékony ötvözetek is. A folyékony higany sok fémet kitűnően old. A fémek higanyos oldataitamalgámnak nevezzük. A fogtömés amalgámja ezüstöt (Ag), illetve ónt (Sn) tartalmaz.

A fémekkémiaitulajdonságait elektronleadó készségük befolyásolja. A kis elektronegativitású fémek kémiai reakciók során általában kationná alakulnak. A nagyobb elektronegativitású fémek egyes nemfémekkel kovalens kötést is kialakíthatnak. Az így kialakuló poláris kovalens kötésben a pozitív pólus a fématom irányába esik.

A fémek többsége vegyületeibenfordulelő. Az elemi állapotú fémeket vegyületeikből elektromos áram segítségével vagy kémiai úton, oxidjaik redukciójával állíthatjuk elő.

Az iparilag előállított fémek egy része már a levegő alkotórészeivel való közvetlen érintkezéskor is vegyületté alakul. A fémekkorróziója a fém felületéről meginduló átalakulás, amelynek hatására végül a fémtárgy teljesen átalakul, tönkremegy.

A gyors korróziómegakadályozására a legreakcióképesebb fémeket petróleum alatt, más fémeket zárt edényben tartanak. Egyes fémeken, például az alumíniumon, a nikkelen, a krómon vagy a cinken a képződő oxidréteg védőbevonatot képez, s ez megakadályozza a további átalakulást. A köznapi életben széles körben használt vas a legvédtelenebb a korrózió ellen. Különféle mesterséges bevonatok (zománc, festék, fém) segítségével, illetve megfelelő sajátságú vasötvözetek kifejlesztésével igyekeznek megakadályozni a fémtárgyak (vasúti sínek, hidak, gépek,és sok más fémtárgy ) korrózióját.