Aby opisać oddziaływanie takich cząstek z polem el-m Pauli uzupełnił powyższy hamiltonian o wektor operatorów macierzowych
zbudowany z macierzy (zwanych macierzami Pauliego)
w następujący sposób:
gdzie: – macierz jednostkowa (działa jak operator identycznościowy)
znak oznacza mnożenie skalarne wektorów (w tym wektorów, których składowe są operatorami, jak w tym wypadku).
Wykonując przekształcenia algebraiczne, powyższe równanie upraszcza się do postaci
gdzie – wektor pola magnetycznego.
Wykorzystuje się przy tym tożsamość Pauliego:
gdzie – dowolne wektory.
Uwaga: Często opuszcza się znak operatora w zapisie równania Pauliego (i innych równań mechaniki kwantowej) – wtedy w zapisie hamiltonianu mamy formalnie sumę operatora macierzowego 2 × 2 i członu skalarnego – domyślnie jest on mnożony przez macierz jednostkową 2 × 2.