В рядах лантаноидов и актиноидов четвертый по счету подуровень, считая от внешнего, заполняется электронами f-подуровня. При заполнении f-подуровня происходит изменение строения внешнего уровня - он остается по-прежнему заполненным s- и p-электронами, но вместо одного электрона на d-подуровне, как у большинства элементов, на этом уровне находятся два электрона.
Лантаноиды имеют сходные химические свойства, потому что у них одинаковое количество электронов на внешнем s- и p-подуровнях, а также одинаковое количество электронов на f-подуровне. Это делает их атомы очень похожими друг на друга в своих химических свойствах. Однако, по мере увеличения заряд ядра, эффект защиты внешних электронов снижается, что приводит к уменьшению радиуса атомов и изменению химических свойств.