Электрический ток может быть распределен по поверхности сечения проводника, через которую он протекает, неравномерно. Во многих случаях требуется рассмотрение направления, в котором движутся заряженные частицы. Поэтому для более детальной характеристики тока вводят вектор плотности тока 
,
,
где 
— единичный вектор, задающий направление вектору . Он направлен по вектору скорости 
упорядоченного движения положительных носителей тока (или, по направлению противоположному направлению вектора скорости, упорядоченного движения отрицательных носителей);
— модуль вектора . Он численно равен отношению силы тока 
через элементарную площадку, расположенную в данной точке среды перпендикулярно направлению движения носителей тока, к ее площади 
.
При равномерном распределении плотности тока по сечению проводника
,
т. е. она равна по величине току, текущему через единичную площадку, расположенную перпендикулярно направлению упорядоченного движения зарядов, и измеряется в амперах на квадратный метр, 
.
Плотность тока дифференциальная величина, в том смысле, что она характеризует физическую точку токопроводящей среды. В случае неравномерного потока заряженных частиц берем столь малую площадку и столь малый промежуток времени 
, чтобы в их пределах поток мог считаться равномерным, т. е. частицы движутся в одном направлении с одинаковыми скоростями (см. рисунок). Ограничимся движением частиц какого-либо одного знака, например, положительных (движение отрицательных частиц можно условно заменить движением положительных частиц в противоположном направлении). Обозначим через малый ток, протекающий через малую площадку , имеем
.
Через площадку , ориентированную перпендикулярно скорости за время проходят те заряженные частицы, которые находятся внутри цилиндра (в пределах физической точки) длинною 
. Количество этих частиц 
будет равно
,
где 
— концентрация положительных заряженных частиц, 
— объем цилиндра (физической точки). Они перенесут заряд 
, где 
— заряд одной частицы. Тогда 
, а плотность тока 
, или в векторной форме
.
Если носителями тока являются как положительные, так и отрицательные заряды, то плотность тока определяется формулой
, или
,
где 
— объемная плотность заряда положительных носителей тока, 
— объемная плотность заряда отрицательных носителей тока, 
и 
— скорости их упорядоченного движения.
