Kim loại thường dẫn điện và dẫn nhiệt tốt trong khi phi kim thì không, bởi sự khác biệt cơ bản trong cấu trúc nguyên tử và liên kết hóa học giữa hai loại chất này.

1. Khả năng dẫn điện:
Kim loại:

Kim loại có cấu trúc mạng tinh thể với các electron tự do (hay còn gọi là electron dẫn). Các electron này không bị ràng buộc chặt chẽ với hạt nhân của bất kỳ nguyên tử nào, nên chúng có thể dễ dàng di chuyển trong mạng tinh thể khi có điện trường. Điều này làm cho kim loại có khả năng dẫn điện rất tốt.
Phi kim:

Phi kim có cấu trúc nguyên tử trong đó các electron hóa trị bị giữ chặt bởi hạt nhân do lực hút mạnh, hoặc tham gia vào các liên kết cộng hóa trị. Do đó, phi kim không có electron tự do để truyền tải điện, dẫn đến khả năng dẫn điện kém hoặc không dẫn điện (ngoại trừ một số ngoại lệ như than chì).
2. Khả năng dẫn nhiệt:
Kim loại:

Kim loại dẫn nhiệt tốt nhờ hai cơ chế chính:Chuyển động của electron tự do: Electron tự do không chỉ truyền tải điện mà còn mang theo năng lượng nhiệt, giúp phân phối nhiệt độ đồng đều trong kim loại.
Dao động của các ion trong mạng tinh thể: Các ion kim loại trong mạng tinh thể có thể dao động và truyền động năng cho các ion lân cận, giúp dẫn nhiệt hiệu quả.
Phi kim:

Phi kim không có electron tự do để truyền năng lượng. Ngoài ra, mạng tinh thể hoặc cấu trúc liên kết của phi kim thường không cho phép các dao động năng lượng được truyền đi xa, nên phi kim dẫn nhiệt rất kém.
Tóm lại:
Kim loại dẫn điện và dẫn nhiệt tốt nhờ có các electron tự do và cấu trúc mạng tinh thể đặc biệt, trong khi phi kim không có electron tự do và lực liên kết nguyên tử chặt chẽ, nên khả năng dẫn điện và dẫn nhiệt của phi kim rất thấp.