Atom węgla ma sześć protonów i sześć neutronów. Jego masa wynosi około 12 jednostek masy atomowej. Jednak nie wszystkie atomy węgla są takie same. Węgiel-12 ma sześć neutronów. Węgiel-13 ma siedem. Węgiel-14 ma osiem. Są to izotopy, czyli atomy tego samego pierwiastka o różnej liczbie neutronów. Masa atomowa to średnia ważona masa atomów danego pierwiastka, uwzględniająca liczebność każdego izotopu.

Jednostkę masy atomowej definiuje się jako jedną dwunastą masy atomu węgla-12. Wynosi ona około 1,66 razy 10 do minus 27 kilograma. Protony i neutrony mają masę bliską 1 jj. Elektrony są znacznie lżejsze, stanowiąc około 1/1836 protonu. Masa atomowa pierwiastka jest zazwyczaj zbliżona do liczby masowej jego najpowszechniejszego izotopu, ale nie do końca, ze względu na defekt masy wynikający z energii wiązania.

Masa atomowa ma znaczenie w chemii. Służy do obliczania masy molowej, czyli masy jednego mola substancji. Masa molowa pierwiastka w gramach na mol jest liczbowo równa jego masie atomowej w amu. Ta zależność umożliwia przeliczanie masy na mole, co jest niezbędne w stechiometrii.

Układ okresowy pierwiastków podaje masy atomowe, zazwyczaj w postaci ułamków dziesiętnych. Ułamek dziesiętny odzwierciedla średnią ważoną izotopów. Na przykład chlor ma masę atomową równą 35,45, ponieważ jest mieszaniną chloru-35 i chloru-37.