Ο JJ Thomson ανακάλυψε το ηλεκτρόνιο το 1897 μελετώντας τις καθοδικές ακτίνες. Έδειξε ότι οι ακτίνες ήταν ροές αρνητικά φορτισμένων σωματιδίων πολύ μικρότερων από τα άτομα. Το ηλεκτρόνιο ήταν το πρώτο υποατομικό σωματίδιο που ανακαλύφθηκε. Φέρει αρνητικό φορτίο 1,602 επί 10 προς -19 coulombs και έχει μάζα περίπου 9,11 επί 10 προς -31 κιλά, περίπου 1/1836 της μάζας ενός πρωτονίου.

Τα ηλεκτρόνια καταλαμβάνουν τροχιακά γύρω από τον πυρήνα. Στο κβαντομηχανικό μοντέλο, ένα τροχιακό είναι μια περιοχή του χώρου όπου είναι πιθανό να βρεθεί το ηλεκτρόνιο. Τα σχήματα των τροχιακών περιγράφονται από s, p, d και f. Κάθε τροχιακό περιέχει το πολύ δύο ηλεκτρόνια με αντίθετα σπιν. Η διάταξη των ηλεκτρονίων σε ένα άτομο ονομάζεται ηλεκτρονική του διαμόρφωση. Τα εξώτατα ηλεκτρόνια, που ονομάζονται ηλεκτρόνια σθένους, καθορίζουν τη χημική συμπεριφορά.

Τα ηλεκτρόνια συμμετέχουν στους χημικούς δεσμούς, στον ηλεκτρισμό και στον μαγνητισμό. Ρέουν μέσα από σύρματα ως ηλεκτρικό ρεύμα. Απορροφούν και εκπέμπουν φως όταν μεταπηδούν μεταξύ ενεργειακών επιπέδων, κάτι που αποτελεί τη βάση της φασματοσκοπίας. Είναι θεμελιώδη για τον περιοδικό πίνακα, ο οποίος οργανώνει τα στοιχεία με βάση τις ηλεκτρονιακές τους διαμορφώσεις.

Τα ηλεκτρόνια δεν είναι απλώς σωματίδια. Εμφανίζουν δυϊσμό κύματος-σωματιδίου. Μπορούν να διαθλώνται σαν κύματα και να συγκρούονται σαν σωματίδια. Το πείραμα της διπλής σχισμής το καταδεικνύει αυτό. Το ηλεκτρόνιο είναι ένα κβαντικό αντικείμενο και η συμπεριφορά του αψηφά την κλασική διαίσθηση.