Атомный номер фосфора − 15, следовательно, в ядре атома фосфора 15 протонов, а электронную оболочку составляют 15 электронов. Поскольку фосфор − элемент третьего периода, электроны в атоме располагаются на трёх энергетических уровнях.
Фосфор − типичный неметалл. Для завершения внешнего энергетического уровня до устойчивой восьмиэлектронной оболочки атому фосфора недостаёт трёх электронов. В отличие от атома азота, пять внешних электронов находятся на большем расстоянии от ядра атома и менее прочно с ним связаны. Следовательно, неметаллические свойства у фосфора выражены слабее, чем у азота. Тем не менее при образовании связей с атомами менее электроотрицательных элементов, в первую очередь металлов и водорода, атом фосфора принимает недостающие три электрона и приобретает минимальную степень окисления –3. Максимальная же степень окисления, которую фосфор проявляет в соединениях с более электроотрицательными элементами, определяется числом валентных электронов и равна +5.