Atomnummeret er antallet af protoner i et atoms kerne. Det er identitetskortet for et grundstof. Hydrogen har én proton, så dets atomnummer er 1. Helium har to, så dets atomnummer er 2. Kulstof har seks. Guld har 79. Det periodiske system er arrangeret efter stigende atomnummer. Nummeret skrives normalt som en indeksering foran grundstofsymbolet.

Atomnummeret bestemmer grundstoffet. Ændr antallet af protoner, og du ændrer grundstoffet. Tilføj en proton til nitrogen, og du får ilt. Fjern en proton fra guld, og du får platin. Antallet af neutroner kan variere uden at ændre grundstoffet, men antallet af protoner kan ikke. Derfor er atomnummeret den grundlæggende egenskab ved et grundstof.

I et neutralt atom er antallet af elektroner lig med antallet af protoner. Atomnummeret fortæller dig derfor også, hvor mange elektroner atomet har. Det er vigtigt, fordi elektroner bestemmer den kemiske adfærd. Grundstoffer i samme gruppe i det periodiske system har det samme antal valenselektroner, hvilket er grunden til, at de har lignende egenskaber. Atomnummeret forbinder kernen med elektronskyen.

Konceptet blev udviklet af Henry Moseley i 1913. Han viste, at atomnummeret, ikke atomvægten, bestemmer et elements position i det periodiske system. Hans arbejde løste uoverensstemmelser i Mendeleevs oprindelige tabel og førte til den moderne periodiske lov.