Фе́рми-пове́рхность (поверхность Ферми), изоэнергетическая поверхность в импульсном пространстве для системы макроскопически большого числа фермионов, точки которой удовлетворяют уравнению $ℰ(p)=ℰ_F,$ где $ℰ(p)$ – энергия фермиона с импульсом $p,$ $ℰ_F$ – ферми-энергия. Ферми-поверхность отделяет при температуре $T=0\ К$ занятые фермионами состояния (внутри ферми-поверхности) от свободных состояний (вне ферми-поверхности). Для частиц с квадратичным законом дисперсии ферми-поверхность имеет сферическую форму. Радиус этой сферы (ферми-импульс $p_F$) определяется концентрацией $n$ фермионов: $p_F=ћ(3π^2n)^{1/3}.$

В металлах, полуметаллах и полупроводниках электроны проводимости находятся в поле периодического потенциала кристаллической решётки, поэтому их энергетическая структура описывается несколькими ветвями спектра: $ℰ_1(p), ℰ_2(p), …, m(p)$ (энергетическими зонами). В каждой из зон за счёт двух проекций спина у электрона имеется $2N$ электронных состояний ($N$ – число элементарных ячеек в кристалле). Эти состояния могут быть заполнены полностью или частично. В этом случае определение ферми-поверхности связано с решением уравнений $ℰ_l(p)=ℰ_F$ при различных $λ (λ=1, ..., m).$ В металле может быть несколько частично заполненных зон. Тогда для каждой из них возникает свой лист ферми-поверхности. Если в пределах первой зоны Бриллюэна помещается вся ферми-поверхность, то она является замкнутой. В случае когда ферми-поверхность касается границ зоны Бриллюэна, формируется открытая ферми-поверхность.

Термодинамические, кинетические и акустические свойства металлов при температурах, много меньших температуры вырождения, определяются электронными состояниями, находящимися вблизи ферми-поверхности. Это позволяет для восстановления топологических характеристик ферми-поверхности использовать экспериментальные методы: скин-эффект, эффект де Хааза – ван Альвена, радиочастотный размерный эффект Гантмахера, эффект Шубникова – де Хааза. Большая величина анизотропии магнитосопротивления указывает на наличие открытой ферми-поверхности, а знак константы Холла (см. Эффект Холла) позволяет сделать заключение об электронном или дырочном характере ферми-поверхности. Площадь экстремального сечения ферми-поверхности определяет период осцилляций магнитного момента. При восстановлении характеристик ферми-поверхности применяют методы математического моделирования и анализ симметрийных свойств. Ферми-поверхности определены для всех металлов и многих интерметаллидов.

В полуметаллах характерные размеры ферми-поверхности значительно меньше размера зоны Бриллюэна. При этом в системе присутствуют как электроны, так и дырки. Благородные металлы из-за их одновалентной природы обладают относительно простыми, односвязными ферми-поверхностями. Переходные металлы обычно имеют сложную форму ферми-поверхности.

Наличие магнитного упорядочения приводит к усложнению формы ферми-поверхности: например, в ферромагнитном металле электроны со спином вверх и со спином вниз имеют разные ферми-поверхности.