原子结构和晶体结构铝是元素周期表第三周期的主要元素，原子序数为13，相对原子质量为26.9815。27Al的核内有14个中子和13个质子。13个电子在各层轨道上的分布为1s2、2s2、2p6、3s2、3p1。如果同时失去2个3s电子和1个3p电子，则生成3价铝离子(Al3)；如果失去3s电子和1个3p电子，则生成2价铝离子(Al2)；如果失去3p电子，则生成1价铝离子；低价铝离子通常在低温下不稳定。铝的晶格属于面心立方体（fcc）型。
铝原子(铝离子)位于结晶格的节点和表面的中心，相当于每个结晶格有4个铝原子。铝的结晶结构是每个铝原子周围都有12个最近的铝原子。铝晶花格是由铝原子按照一定的排列方式紧密堆放而成的。
铝的单位格子中离子的配置铝的晶格常数a=4.04956×10-10m（4.04Å），由此算出铝原子的直径为2.86×10-10m，体积为999.6mm3/mol原子；铝离子（Al3 ）的半径为0.0535nm。