自旋量子數是描寫電子自旋運動的量子數。是電子運動狀態的第四個量子數。1921年，德國施特恩（Otto Stern，1888—1969）和格拉赫（Walter Gerlach，1889—1979）在實驗中將堿金屬原子束經過一不均勻磁場射到屏幕上時，發現射線束分裂成兩束，并向不同方向偏轉。這暗示人們，電子除了有軌道運動外，還有自旋運動，是自旋磁矩順著或逆著磁場方向取向的結果。于是1925年荷蘭物理學家烏侖貝克（George Uhlenbeck，1900—）和哥希密特（Goudsmit，1902—1978）提出電子有不依賴于軌道運動的、固有磁矩（即自旋磁矩）的假設。自旋量子數s≡1/2，它是表征自旋角動量的量子數，相應于軌道角動量量子數。自旋磁量子數m_s才是描述自旋方向的量子數。m_s= 1/2，表示電子順著磁場方向取向，用↑表示，說成逆時針自旋；m_s=-1/2表示逆著磁場方向取向，用↓表示，說成順時針自旋。當兩個電子處于相同自旋狀態時叫做自旋平行，用符號↑↑或↓↓表示。當兩個電子處于不同自旋狀態時，叫做自旋反平行，用符號↑↓或↓↑表示。