Elementernes periodiske system er opdelt i ni grupper af elementer baseret på en række forskellige karakteristika. Blandt disse grupper er overgangsmetaller og hovedgruppemetaller. Hovedgruppemetaller er faktisk en samling af alkalimetaller, jordalkalimetaller og ellers uklassificerede metaller. Alle metaller er gode ledere af elektricitet og varme, selvom forskellige grupper har meget mærkbare forskelle.
Elektroner kredser om atomets kerne i et antal skaller. Antallet af besatte skaller afhænger af elementet. De specifikke elektroner, som atomer deler for at danne bindinger med andre atomer, kaldes valenselektroner. Overgangsmetaller er den eneste gruppe af elementer, hvis valenselektroner findes i mere end en skal eller energiniveau. Dette giver mulighed for mange oxidationstilstande. Andre grupper af elementer har kun valenselektroner i den yderste elektronskal.
Atomer kan have to typer bindinger: kovalente og ioniske. Kovalente bindinger opstår, når et eller flere elektronpar deles mellem to atomer, mens ionbindinger sker, når et atom mister en elektron til et andet atom. Overgangsmetaller har tendens til at danne kovalente bindinger lettere end hovedgruppemetaller, fordi overgangsmetaller er mere elektronegative end hovedgruppemetaller. Hovedgruppemetaller danner bindinger, der er elektrisk neutrale, mens overgangsmetaller har tendens til at danne bindinger, der har et overskud af negative ioner.
Nogle af hovedgruppemetallerne er de mest reaktive af alle elementerne i det periodiske system. Alkalimetalerne falder ned i reaktivitet fra toppen af gruppen, lithium, til den tungere ende, inklusive kalium. Dette skyldes, at deres valenselektroner er i s orbital. De indre elektroner fjerner meget af kernens positive ladning, hvilket gør det let for valenselektronen at reagere med andre grundstoffer. Overgangsmetaller holder bedre på deres valenselektroner, hvilket gør det vanskeligere for dem at reagere med andre grundstoffer. Derfor kan bly, et overgangsmetal, findes uomsat i naturen, mens natrium, et hovedgruppemetal, næsten altid er bundet til et andet element.
Overgangsmetaller har de højeste tætheder af enhver gruppe på det periodiske system, og deres tætheder stiger støt og gradvist. De har højere smeltepunkter end hovedgruppemetaller, ifølge University of the West Indies. Overgangsmetaller har et højere forhold mellem ladning og radius end hovedgruppemetaller og er de eneste metaller, der vides at producere paramagnetiske forbindelser. Overgangsmetaller anvendes som katalysatorer i reaktioner oftere end hovedgruppemetaller.