Wolfgang Pauli, trabajando en la Universidad de Hamburgo, busca explicar la estructura doblete de los espectros alcalinos y el fallo del teorema de Larmor en el efecto Zeeman anómalo. Concluye que estas anomalías se deben a una propiedad cuántica adicional del electrón, "de un tipo de ambigüedad clásicamente no describible" (en sus propias palabras), que añade un cuarto número cuántico a los tres ya conocidos (principal, orbital y magnético). Formula entonces el principio general: en un átomo, dos electrones nunca pueden compartir exactamente los mismos cuatro números cuánticos: si un nivel de energía está completamente no degenerado, basta un solo electrón para "cerrarlo"; cualquier estado que contradiga este postulado debe excluirse. Pauli no propone en 1925 ninguna interpretación física para ese cuarto número cuántico —de hecho, cuando meses después Uhlenbeck y Goudsmit proponen la idea del espín del electrón como esa interpretación física, Pauli la rechaza inicialmente—. El principio de exclusión explica de inmediato la estructura de capas de los átomos y, por tanto, la lógica completa de la tabla periódica, además de sentar la base de la estadística que hoy se conoce como fermiónica (frente a la bosónica, que no la respeta). Es uno de los pilares fundacionales de la mecánica cuántica moderna.