Jądro atomowe to centralny rdzeń atomu. Zawiera protony i neutrony, zwane zbiorczo nukleonami. Jest maleńkie, ma około 1/100 000 średnicy atomu, ale zawiera niemal całą masę. Liczba protonów decyduje o pierwiastku. Liczba neutronów decyduje o izotopie. Jądro jest utrzymywane w całości przez silne siły jądrowe, które pokonują odpychanie elektrostatyczne między protonami.

Jądro atomowe zostało odkryte przez Ernesta Rutherforda w 1911 roku w eksperymencie ze złotą folią. Wystrzelił on cząstki alfa w cienką złotą folię i zaobserwował, że niektóre z nich odbiły się. Oznaczało to, że ładunek dodatni był skoncentrowany w niewielkiej objętości, a nie rozproszony w całym atomie. Odkrycie to zmieniło model atomu z puddingu śliwkowego na układ planetarny.

Jądro atomowe nie jest statyczne. Może ulegać rozpadowi promieniotwórczemu, emitować cząsteczki i rozszczepiać się w procesie rozszczepienia. Może łączyć się z innymi jądrami w procesie syntezy jądrowej. Te reakcje jądrowe uwalniają ogromne ilości energii, znacznie większe niż reakcje chemiczne. Właśnie dlatego energia jądrowa i broń jądrowa są tak potężne.

Jądro atomowe jest również układem kwantowym. Protony i neutrony nie są prostymi kulami. Zbudowane są z kwarków, utrzymywanych razem przez gluony. Oddziaływanie silne jest jedną z czterech podstawowych sił natury. Zrozumienie jądra atomowego jest centralnym celem fizyki jądrowej.