Fermi enerjisi, elektronların toplam kimyasal potansiyeli ya da elektrokimyasal potansiyeli olarak tanımlanır ve µ veya EF şeklinde gösterilir. Bir cismin Fermi seviyesi, bir termodinamik miktardır, ve termodinamik iş, cisme bir elektron eklemeye ihtiyaç duyduğundan ötürü, Fermi seviyesi önemlidir (işi hesaplarken, elektronun geldiği yerden yapılan işi saymaksızın). Fermi seviyesinin açık bir şekilde anlaşılması-elektronik özelliklerin belirlenmesinde Fermi seviyesinin elektronik bağ yapısı ile olan ilişkisi, ve bir elektronik devrede Fermi seviyesinin voltaj ve yük akışı ile olan ilişkisi- katı hal fiziğinin anlaşılması için gereklidir.
Bir bağ yapısı resminde, Fermi seviyesi bir elektronun varsayımsal enerji seviyesi olarak kabul edilerek düşünülebilmektedir. Mesela, termodinamik dengede, bu enerji düzeyinin belirtilen herhangi bir zaman aralığında %50 oranında işgal edilme olasılığı vardır. Fermi seviyesinin, ne gerçek bir enerji seviyesine tekabül etmesine (Bir yalıtkan içerisinde Fermi seviyesi bağlar arası boşlukta bulunur.), ne de bir bağ yapısının varlığına ihtiyaç duymaktadır. Yine de, Fermi seviyesi kusursuz olarak termodinamik miktar olarak tanımlanır. Ayrıca Fermi seviyelerdeki farklılıklar, voltmetre ile kolayca ölçülebilir.
