Atomnummeret er antallet protoner i et atoms kjerne. Det er identitetskortet til et grunnstoff. Hydrogen har ett proton, så atomnummeret er 1. Helium har to, så atomnummeret er 2. Karbon har seks. Gull har 79. Periodesystemet er ordnet etter økende atomnummer. Nummeret skrives vanligvis som en senket skrift foran grunnstoffsymbolet.

Atomnummeret bestemmer grunnstoffet. Endre antall protoner, og du endrer grunnstoffet. Legg til et proton til nitrogen, og du får oksygen. Fjern et proton fra gull, og du får platina. Antall nøytroner kan variere uten å endre grunnstoffet, men antall protoner kan ikke. Det er derfor atomnummeret er den grunnleggende egenskapen til et grunnstoff.

I et nøytralt atom er antallet elektroner lik antallet protoner. Atomnummeret forteller deg derfor også hvor mange elektroner atomet har. Det er viktig fordi elektroner bestemmer kjemisk oppførsel. Elementer i samme gruppe i periodesystemet har samme antall valenselektroner, og det er derfor de har lignende egenskaper. Atomnummeret knytter kjernen til elektronskyen.

Konseptet ble utviklet av Henry Moseley i 1913. Han viste at atomnummeret, ikke atomvekten, bestemmer posisjonen til et element i periodesystemet. Arbeidet hans løste uoverensstemmelser i Mendeleevs opprinnelige tabell og førte til den moderne periodiske loven.