Nucleul este nucleul central al unui atom. Acesta conține protoni și neutroni, numiți colectiv nucleoni. Este minuscul, de aproximativ 1/100.000 din diametrul atomului, dar conține aproape toată masa. Numărul de protoni determină elementul. Numărul de neutroni determină izotopul. Nucleul este ținut împreună de forța nucleară puternică, care depășește repulsia electrostatică dintre protoni.

Nucleul a fost descoperit de Ernest Rutherford în 1911, prin experimentul foliei de aur. El a tras particule alfa către o folie subțire de aur și a constatat că unele se întorceau. Aceasta însemna că sarcina pozitivă era concentrată într-un volum mic, nu era răspândită în tot atomul. Descoperirea a schimbat modelul atomului de la o budincă de prune la un sistem planetar.

Nucleul nu este static. Poate suferi dezintegrare radioactivă, poate emite particule și se poate diviza prin fisiune. Poate fuziona cu alte nuclee prin fuziune. Aceste reacții nucleare eliberează cantități enorme de energie, mult mai multă decât reacțiile chimice. De aceea, energia nucleară și armele nucleare sunt atât de puternice.

Nucleul este, de asemenea, un sistem cuantic. Protonii și neutronii nu sunt sfere simple. Sunt alcătuiți din quarci, ținuți împreună de gluoni. Forța tare este una dintre cele patru forțe fundamentale ale naturii. Înțelegerea nucleului este un obiectiv central al fizicii nucleare.