In generale, la resistività di un conduttore diminuisce al diminuire della temperatura. Ciò accade perché si riduce l'ampiezza di vibrazione degli ioni del conduttore attorno alle posizioni di equilibrio reticolari. D'altra parte, da un punto di vista quantistico, gli ioni oscillano anche allo zero assoluto e, inoltre, in un conduttore esistono difetti cristallini e impurezze, sicché è naturale pensare che al diminuire della temperatura la resistività diminuisca e tenda a un valore limite a zero gradi Kelvin. La maggioranza delle sostanze si comporta proprio così.

Esistono, d'altra parte, dei conduttori che al di sotto di una certa temperatura sono caratterizzati dalla condizione di resistenza nulla. Tali conduttori vengono denominati superconduttori. Se si fa circolare corrente in un anello chiuso di un tale materiale, in assenza di forza elettromotrice e a una temperatura inferiore a quella critica, non si riscontra alcuna diminuzione nel tempo della intensità di corrente. Alla categoria dei superconduttori non appartengono i migliori conduttori metallici come oro, argento e rame. Risultano, invece, favoriti per la transizione superconduttiva quei metalli che hanno le conducibilità più basse, ossia sono caratterizzati da valori rilevanti dell'interazione tra gli elettroni di conduzione e le eccitazioni elementari del reticolo cristallino, ossia i fononi.

Quando un elettrone si muove entro il conduttore, attira gli ioni positivi e modifica la densità di carica nelle sue vicinanze. Questo eccesso di carica positiva attrae altri elettroni i quali vengono complessivamente ad attrarsi mediante l'intermediazione del reticolo: l'attrazione risulta ritardata nel tempo, gli elettroni interagiscono attraverso le "scie". Nei metalli l'interazione effettiva tra gli elettroni è il risultato dell'interazione coulombiana schermata a distanze interatomiche, dato il valore molto alto della densità di portatori di carica, e dell'interazione attraverso il reticolo. Quest'ultima, come abbiamo detto, è attrattiva e ritardata nel tempo. Se tale interazione prevale, e questo accade se la conducibiltà non è molto alta, il metallo diventa superconduttore a temperature sufficientemente basse. Il metallo diventa instabile al di sotto di una certa temperatura verso la formazione di coppie di elettroni (coppie di Cooper) che si trovano in prossimità della superfice di Fermi, elettroni che hanno impulsi uguali in grandezza e opposti in verso e spin antiparalleli. Il numero di coppie di Cooper aumenta al diminuire della temperatura. L'energia di legame delle coppie è dell'ordine di qualche meV e genera un gap nella densità degli stati al livello di Fermi.

Il fenomeno della superconduttività è stato scoperto nel 1911 da Kammerlingh Onnes. La formulazione teorica del meccanismo microscopico all'origine della superconduttività si è avuta nel 1957 a opera di Bardeen, Cooper and Schrieffer (teoria BCS). A partire dal 1986 è stata scoperta una nuova classe di superconduttori con elevati valori della temperatura critica, fino a 150 K. Per tali materiali l'origine microscopica della superconduttività non è ancora nota.