X元素的阳离子和Y元素的阴离子具有相同的电子层结构，则X元素处于Y元素的下一周期，X为金属元素，最外层电子数较少，Y为非金属元素，最外层电子数相对较多．
A、X元素处于Y元素的下一周期，原子序数X＞Y，故A错误；
B、X元素处于Y元素的下一周期，X为金属元素，原子半径大于同周期与Y处于同族的元素，故原子半径X＞Y，故B错误；
C、A元素的阳离子与B元素的阴离子具有相同的电子层结构，核电荷数越大，离子半径越小，所以离子半径X＜Y，故C错误；
D、A能形成阳离子，说明X为金属元素，最外层电子数较少，B能形成阴离子，说明Y为非金属元素，最外层电子数相对较多，故原子最外层电子数X＜Y，故D正确．
故选：D．