Pauli-poissulkemisperiaate, väite, jonka mukaan atomissa ei voi olla kahta elektronia samanaikaisesti samassa tilassa tai kokoonpanossa, ehdotti (1925) itävaltalainen fyysikko Wolfgang Pauli huomioidakseen atomien valon säteilyn havaitut mallit. Myöhemmin poissulkemisperiaate on yleistetty sisällyttämään kokonainen luokka hiukkasia, joiden elektroni on vain yksi jäsen.
Subatomiset hiukkaset jakautuvat kahteen luokkaan niiden tilastollisen käyttäytymisen perusteella. Niitä hiukkasia, joihin sovelletaan Paulin poissulkemisperiaatetta, kutsutaan fermioneiksi; niitä, jotka eivät noudata tätä periaatetta, kutsutaan bosoneiksi. Kun se on suljetussa järjestelmässä, kuten elektronien atomi tai protonien ja neutronien ydin, fermionit jakautuvat siten, että tietyn tilan käyttää vain yksi kerrallaan.
Hiukkasilla, jotka noudattavat poissulkemisperiaatetta, on ominaisarvo spinille tai luontainen kulmaliike; heidän spin on aina pariton kokonaislukukerroin puolikkaasta. Atomien nykyaikaisessa näkymässä tiheän ytimen ympäröivän tilan voidaan ajatella muodostuvan orbitaaleista tai alueista, joista kukin käsittää vain kaksi erillistä tilaa. Pauli-poissulkemisperiaate osoittaa, että jos jompikumpi näistä tiloista on varattu puolet spin-elektronilla, toisen voi käyttää vain vastakkaisella spinnillä varustettu elektroni tai spin-negatiivinen puoli. Kiertorata, jonka vastakkaisella spinillä olevalla elektroniparilla on mielenkiinto, täytetään: elektronia ei saa tulla enää, ennen kuin yksi parista tyhjentää kiertoradan. Atomielektroneihin sovellettavassa poissulkemisperiaatteen vaihtoehtoisessa versiossa todetaan, että millään kahdella elektronilla ei voi olla samat arvot kaikilla neljällä kvanttiluvulla.
