晶體場理論是一種研究過渡族元素化學鍵的理論，它基于靜電理論，結合量子力學和群論的觀點，來解釋過渡族元素和鑭系元素的物理和化學性質，重點在于配位體對中心離子d軌道和f軌道的影響。在晶體場理論中，過渡金屬的離子處于周圍陰離子或偶極分子的晶體場中，前者被稱為中心離子，后者被稱為配位體。中心離子與配位體之間的相互作用力僅是靜電引力，配位體被視作點電荷，不考慮軌道電子對中心離子的影響。在負電荷的晶體場中，過渡金屬中心陽離子d軌道的能級會發生變化，這種變化取決于晶體場的強度（周圍配位體的類型）和電場的配位性（配位體的對稱性）。在八面體場中，d軌道能級分裂為d(xy)、d(xz)、d(yz)、d(x^2-y^2)和d(z^2)五個軌道。其中，d(x^2-y^2)和d(z^2)兩個軌道的能量相對較高，而d(xy)、d(xz)和d(yz)三個軌道的能量相對較低。當Ti(H2O)63+吸收綠光時，d電子從較低能量的d軌道躍遷到較高能量的d軌道，從而呈現紫紅色。分裂能（?）是指分裂后最高能量d軌道的能量與最低能量d軌道能量之差。不同配體場中，d軌道分裂能值不同。對于同一M離子，?隨配位體的不同而變化。在八面體中，I-的第二過渡系大于第一過渡系。晶體場穩定能（CFSE）是指在配體場作用下，d軌道發生分裂后d電子在分裂后d軌道總能量。過渡族金屬離子在八面體配位中所得到的總穩定能稱為八面體晶體場穩定能。Cr3+、Ni2+、Co3+等離子將強烈選擇八面體配位位置。過渡金屬離子在四面體配位中所得到的總穩定能稱為四面體晶體場穩定能。Ti4+、Sc3+等離子將選擇四面體配位位置。在配合物的磁性方面，當p大于?時，表現為高自旋；當p小于?時，則為低自旋。例如，所有F-的配合物p大于?，表現為高自旋；而CN-配合物p小于?，表現為低自旋。正四面體配合物通常是高自旋狀態。晶體場理論不僅有助于理解配合物的顏色，還能解釋配合物的磁性、穩定性等性質，是研究過渡金屬化學的重要理論工具。