Promień jonowy to miara używana do opisania wielkości jonu. Kation ma zawsze mniej elektronów i taką samą liczbę protonów jak atom macierzysty; Jest mniejszy niż atom, z którego pochodzi. Na przykład promień kowalencyjny atomu glinu (1s²2 s²2 p⁶3s²3 p¹) wynosi 118 pm, podczas gdy promień jonowy Al³⁺ (1s²2 s²p⁶) wynosi 68 pm. Gdy elektrony są usuwane z zewnętrznej powłoki walencyjnej, pozostałe elektrony rdzenia zajmujące mniejsze powłoki doświadczają większego efektywnego ładunku jądrowego Z_eff i są przyciągane jeszcze bliżej jądra.

Kationy o większych ładunkach są mniejsze niż kationy o mniejszych ładunkach (np. V²⁺ ma promień jonowy 79 pm, podczas gdy V³⁺ wynosi 64 pm). Idąc w dół grup układu okresowego pierwiastków, kationy kolejnych pierwiastków o tym samym ładunku mają na ogół większe promienie, co odpowiada wzrostowi głównej liczby kwantowej, n.

Anion (jon ujemny) powstaje przez dodanie jednego lub więcej elektronów do powłoki walencyjnej atomu. Powoduje to większe odpychanie wśród elektronów i spadek Z_eff na elektron. Oba efekty (zwiększona liczba elektronów i zmniejszona wartość Z_eff) powodują, że promień anionu jest większy niż promień atomu macierzystego. Na przykład atom siarki ([Ne]3s²3p⁴) ma promień kowalencyjny 104 pm, podczas gdy promień jonowy anionu siarczkowego ([Ne]3s²3p⁶) wynosi 170 pm. Dla kolejnych pierwiastków schodzących w dół dowolnej grupy, aniony mają większe główne liczby kwantowe, a co za tym idzie, większe promienie.

Mówi się, że atomy i jony, które mają tę samą konfigurację elektronową, są izoelektroniczne. Przykładami form izoelektronicznych są N^3–, O^2–, F^–, Ne, Na⁺, Mg²⁺ i Al³⁺ (1s²2s²2 p⁶). Innym szeregiem izoelektronicznym jest P^3–, S^2–, Cl^–, Ar, K⁺, Ca²⁺ i Sc³⁺ ([Ne]3s²3p⁶). W przypadku atomów lub jonów, które są izoelektroniczne, liczba protonów określa wielkość. Im większy ładunek jądrowy, tym mniejszy promień w szeregu izoelektronicznych jonów i atomów.