晶体场理论是一种研究过渡族元素化学键的理论，它基于静电理论，结合量子力学和群论的观点，来解释过渡族元素和镧系元素的物理和化学性质，重点在于配位体对中心离子d轨道和f轨道的影响。
在晶体场理论中，过渡金属的离子处于周围阴离子或偶极分子的晶体场中，前者被称为中心离子，后者被称为配位体。中心离子与配位体之间的相互作用力仅是静电引力，配位体被视作点电荷，不考虑轨道电子对中心离子的影响。
在负电荷的晶体场中，过渡金属中心阳离子d轨道的能级会发生变化，这种变化取决于晶体场的强度（周围配位体的类型）和电场的配位性（配位体的对称性）。
在八面体场中，d轨道能级分裂为d(xy)、d(xz)、d(yz)、d(x^2-y^2)和d(z^2)五个轨道。其中，d(x^2-y^2)和d(z^2)两个轨道的能量相对较高，而d(xy)、d(xz)和d(yz)三个轨道的能量相对较低。当Ti(H2O)63+吸收绿光时，d电子从较低能量的d轨道跃迁到较高能量的d轨道，从而呈现紫红色。
分裂能（∆）是指分裂后最高能量d轨道的能量与最低能量d轨道能量之差。不同配体场中，d轨道分裂能值不同。对于同一M离子，∆随配位体的不同而变化。在八面体中，I-的第二过渡系大于第一过渡系。
晶体场稳定能（CFSE）是指在配体场作用下，d轨道发生分裂后d电子在分裂后d轨道总能量。过渡族金属离子在八面体配位中所得到的总稳定能称为八面体晶体场稳定能。Cr3+、Ni2+、Co3+等离子将强烈选择八面体配位位置。过渡金属离子在四面体配位中所得到的总稳定能称为四面体晶体场稳定能。Ti4+、Sc3+等离子将选择四面体配位位置。
在配合物的磁性方面，当p大于∆时，表现为高自旋；当p小于∆时，则为低自旋。例如，所有F-的配合物p大于∆，表现为高自旋；而CN-配合物p小于∆，表现为低自旋。正四面体配合物通常是高自旋状态。
晶体场理论不仅有助于理解配合物的颜色，还能解释配合物的磁性、稳定性等性质，是研究过渡金属化学的重要理论工具。
