Un átomo de carbono tiene seis protones y seis neutrones. Su masa es de aproximadamente 12 unidades de masa atómica. Sin embargo, no todos los átomos de carbono son iguales. El carbono-12 tiene seis neutrones, el carbono-13 tiene siete y el carbono-14 tiene ocho. Estos son isótopos, átomos del mismo elemento con diferente número de neutrones. La masa atómica es la masa promedio ponderada de los átomos de un elemento, teniendo en cuenta la abundancia de cada isótopo.

La unidad de masa atómica se define como una doceava parte de la masa de un átomo de carbono-12. Su valor aproximado es de 1,66 × 10⁻²⁷ kilogramos. Los protones y neutrones tienen una masa cercana a 1 uma. Los electrones son mucho más ligeros, con una masa de aproximadamente 1/1836 de la de un protón. La masa atómica de un elemento suele ser cercana al número másico de su isótopo más abundante, pero no exactamente igual, debido al defecto de masa resultante de la energía de enlace.

La masa atómica es fundamental en química. Se utiliza para calcular la masa molar, que es la masa de un mol de una sustancia. La masa molar de un elemento, expresada en gramos por mol, es numéricamente igual a su masa atómica, expresada en uma. Esta relación permite convertir entre masa y moles, lo cual es esencial para la estequiometría.

La tabla periódica muestra las masas atómicas, generalmente en forma decimal. El valor decimal refleja el promedio ponderado de los isótopos. El cloro, por ejemplo, tiene una masa atómica de 35,45, ya que es una mezcla de cloro-35 y cloro-37.