Een koolstofatoom heeft zes protonen en zes neutronen. De massa ervan is ongeveer 12 atomaire massa-eenheden. Maar niet alle koolstofatomen zijn hetzelfde. Koolstof-12 heeft zes neutronen. Koolstof-13 heeft er zeven. Koolstof-14 heeft er acht. Dit zijn isotopen, atomen van hetzelfde element met een verschillend aantal neutronen. De atoommassa is de gewogen gemiddelde massa van de atomen van een element, rekening houdend met de abundantie van elke isotoop.

De atomaire massa-eenheid (AMU) is gedefinieerd als een twaalfde van de massa van een koolstof-12-atoom. Dit is ongeveer 1,66 × 10⁻²⁷ kilogram. Protonen en neutronen hebben elk een massa van ongeveer 1 AMU. Elektronen zijn veel lichter, ongeveer 1/1836 van een proton. De atomaire massa van een element ligt meestal dicht bij het massagetal van het meest voorkomende isotoop, maar niet exact, vanwege het massaverschil als gevolg van de bindingsenergie.

Atoomgewicht is belangrijk in de chemie. Het wordt gebruikt om de molaire massa te berekenen, oftewel de massa van één mol van een stof. De molaire massa van een element in gram per mol is numeriek gelijk aan de atoommassa in amu. Deze relatie maakt het mogelijk om tussen massa en mol te converteren, wat essentieel is voor stoichiometrie.

Het periodiek systeem geeft de atoommassa's weer, meestal als decimalen. Het decimale getal weerspiegelt het gewogen gemiddelde van de isotopen. Chloor heeft bijvoorbeeld een atoommassa van 35,45, omdat het een mengsel is van chloor-35 en chloor-37.