L'élément cuivre a 11 électrons de valence, répartis entre les orbitales d et s les plus externes. Ces électrons sont ceux qui s'engagent dans des réactions chimiques impliquant des photons correspondant à la lumière visible. Les électrons internes nécessitent des énergies bien plus élevées pour se libérer et ne figurent pas dans les réactions chimiques.
La configuration de la coque de valence du cuivre est responsable de sa conductivité de premier ordre parmi les métaux. Sa conductivité thermique n'est surpassée que par l'argent, car l'atome unique dans son orbitale de valence la plus externe interagit facilement pour remplir la coquille avec la configuration relativement stable de deux électrons. Le cuivre a 29 isotopes, qui ont différentes quantités d'électrons de valence.
