Kärnan är atomens centrala kärna. Den innehåller protoner och neutroner, gemensamt kallade nukleoner. Den är liten, ungefär 1/100 000-del av atomens diameter, men den innehåller nästan hela massan. Antalet protoner avgör grundämnet. Antalet neutroner avgör isotopen. Kärnan hålls samman av den starka kärnkraften, som övervinner den elektrostatiska repulsionen mellan protoner.

Kärnan upptäcktes av Ernest Rutherford år 1911 genom guldfolieexperimentet. Han avfyrade alfapartiklar mot en tunn guldfolie och fann att en del studsade tillbaka. Det innebar att den positiva laddningen var koncentrerad i en liten volym, inte spridd över hela atomen. Upptäckten förändrade atommodellen från en plommonpudding till ett planetsystem.

Kärnan är inte statisk. Den kan genomgå radioaktivt sönderfall, avge partiklar och splittras vid fission. Den kan smälta samman med andra kärnor vid fusion. Dessa kärnreaktioner frigör enorma mängder energi, långt mer än kemiska reaktioner. Det är därför kärnkraft och kärnvapen är så kraftfulla.

Kärnan är också ett kvantsystem. Protoner och neutroner är inte enkla sfärer. De är gjorda av kvarkar, sammanhållna av gluoner. Den starka kraften är en av naturens fyra grundläggande krafter. Att förstå kärnan är ett centralt mål inom kärnfysiken.