Um átomo de carbono tem seis protões e seis neutrões. A sua massa é de aproximadamente 12 unidades de massa atómica. Mas nem todos os átomos de carbono são iguais. O carbono-12 possui seis neutrões. O carbono-13 possui sete. O carbono-14 possui oito. Estes são isótopos, átomos do mesmo elemento com números diferentes de neutrões. A massa atómica é a média ponderada da massa dos átomos de um elemento, tendo em conta a abundância de cada isótopo.

A unidade de massa atómica é definida como um doze avos da massa de um átomo de carbono-12. Ela é aproximadamente 1,66 vezes 10 elevado a menos 27 quilogramas. Os protões e os neutrões têm, cada um, uma massa próxima de 1 u.m.a. Os eletrões são muito mais leves, cerca de 1/1836 da massa de um protão. A massa atómica de um elemento é geralmente próxima do número de massa do seu isótopo mais abundante, mas não exatamente, devido ao defeito de massa resultante da energia de ligação.

A massa atómica é importante em química. É utilizada para calcular a massa molar, que é a massa de um mol de uma substância. A massa molar de um elemento em gramas por mol é numericamente igual à sua massa atómica em u.m.a. Esta relação possibilita a conversão entre massa e mol, o que é essencial para a estequiometria.

A tabela periódica lista as massas atómicas, geralmente sob a forma decimal. O decimal reflete a média ponderada dos isótopos. O cloro, por exemplo, tem uma massa atómica de 35,45, porque é uma mistura de cloro-35 e cloro-37.