O número atómico é o número de protões no núcleo de um átomo. É a identidade de um elemento. O hidrogénio tem um protão, logo o seu número atómico é 1. O hélio tem dois, logo o seu número atómico é 2. O carbono tem seis. O ouro tem 79. A tabela periódica está organizada por ordem crescente de número atómico. O número é normalmente escrito como um subscrito antes do símbolo do elemento.

O número atómico determina o elemento. Altere o número de protões e altera o elemento. Adicione um protão ao azoto e obtém oxigénio. Retire um protão do ouro e obtém platina. O número de neutrões pode variar sem alterar o elemento, mas o número de protões não. É por isso que o número atómico é a propriedade fundamental de um elemento.

Num átomo neutro, o número de eletrões é igual ao número de protões. O número atómico indica, portanto, também quantos eletrões o átomo possui. Isto é importante porque os eletrões determinam o comportamento químico. Os elementos do mesmo grupo da tabela periódica têm o mesmo número de eletrões de valência, razão pela qual apresentam propriedades semelhantes. O número atómico relaciona o núcleo com a nuvem eletrónica.

O conceito foi desenvolvido por Henry Moseley em 1913. Este demonstrou que o número atómico, e não a massa atómica, determina a posição de um elemento na tabela periódica. O seu trabalho resolveu incoerências na tabela original de Mendeleev e levou à formulação da lei periódica moderna.