主量子數是原子物理學中的一箇概念，它與能層相對應，是描述原子軌道的量子數之一。主量子數用小寫字母n表示，並且只能取正整數的值。主量子數的增加意味着原子軌道變大，電子處於更高的能量狀態，因此受到原子核的束縛更小。在波爾模型中，主量子數是唯一引入的量子數。
主量子數n的取值範圍是從1開始的正整數，例如n=1, 2, 3, ...等。主量子數的值越大，電子離核的平均距離也越遠。在光譜學中，常用大寫拉丁字母K, L, M, N, O, P, Q來表示電子層數，這些字母與主量子數的值相對應，例如n=1對應K層，n=2對應L層，n=3對應M層，依此類推。
主量子數是決定電子能量高低的主要因素。當主量子數n的值越大時，電子的能量也越高。在氫原子中，電子的能量完全由主量子數n決定。需要注意的是，只有在原子軌道（或電子雲）的形狀相同的情況下，n值愈大，電子的能量愈高這一說法才成立。主量子數還決定了電子所處的量子殼層，即電子層組數。例如，電子排布遵循最低能量原理，排布順序爲ns→(n-2)f→(n-1)d→np，因此當主量子數等於3時，能級排到1s2s2p3s3p4s3d。